Diversidad genética y estructura poblacional en genotipos diploides de papa

Abstract

En Colombia se encuentra un centro de diversidad de Solanum tuberosum grupo Andigenum, que incluyen genotipos diploides de papa diploides (2n = 2x = 24) anteriormente denominados como Solanum phureja. Este grupo es utilizado como herramienta en genética molecular, como alimento, como fuente de diversidad y es objeto de estudio en los programas de mejoramiento de papa en Colombia. Estos materiales genéticos son de importancia económica en países andinos. El presente trabajo estudió la diversidad genética y la estructura poblacional de 146 genotipos diploides de papa a partir de las frecuencias alélicas encontradas con el uso de un grupo de 43 microsatélites (SSRs) heterólogos. Los genotipos se encuentran distribuidos entre dos tipos de poblaciones, la primera incluyó poblaciones naturales colectadas en diferentes regiones de los Andes: accesiones de la Colección Central Colombiana de S. phureja y accesiones del banco de germoplasma de Alemania; la segunda, poblaciones de mejoramiento provenientes del cruzamiento entre parentales contrastantes: genotipos de una población segregante, cultivares comerciales y genotipos asociados con resistencia a virus. Se realizaron análisis de riqueza alélica, heterocigosidad, diferenciación poblacional (estadísticos F de Weir and Cockerham) y de asignación poblacional, utilizando el algoritmo Cadenas de Markov Monte Carlo (MCMC). Los resultados indicaron que la población de estudio presenta alta diversidad (Hs = 0,43), la diferenciación genética se debe a las diferencias entre individuos dentro de las poblaciones (FIT = 0,98) y que la posible formación de tres poblaciones K (IPK, poblaciones de mejoramiento y la Colección Central Colombiana), solamente pudo ser atribuida a las diferencias de frecuencias alélicas presentes entre las poblaciones naturales y de mejoramiento. La ausencia de estructura genética, principalmente entre las accesiones de la Colección Central Colombiana de S. phureja, representa un conocimiento básico para el desarrollo e implementación de metodologías de mejoramiento de precisión como la búsqueda de marcadores moleculares diagnóstico a través del mapeo por asociación. De acuerdo al conocimiento de los autores esta es la primera investigación a nivel colombiano que estudia el acervo gético de S. phureja en sus elementos de estructura genético poblacional y se constituye en una fuente de conocimiento para la genética de solanaceas.

Abstract. A diversity center for Solanum tuberosum group Andigenum diploid potato genotypes (2n = 2x = 24) formerly known as Solanum phureja is located in Colombia. Apart from being a staple food and an income source in the Andean countries, this plant group is object of study in molecular genetics and is a source of diversity for potato breeding programs in Colombia. This work studied the genetic diversity and population structure of 146 diploid potato genotypes from allele frequencies found with the use of a group of 43 heterologous microsatellites (SSRs). The genotypes used are distributed between two types of populations, the first group included natural populations collected in different regions of the Andes: accessions from the Colombian Core Collection of S. phureja and accessions of the German germplasm bank (IPK), the second group comprised breeding populations derived from the crossing of contrasting parentals, genotypes of a segregating population, commercial cultivars and genotypes associated with virus resistance. Analyses were performed for allelic richness, heterozygosity, population differentiation (F statistics, Weir and Cockerham) and population allocation, using the Monte Carlo Markov Chain algorithm (MCMC). The results indicated that the study population has high diversity (Hs = 0.43), genetic differentiation is due to differences among individuals within populations (FIT = 0.98) and the possible formation of three K populations (IPK, breeding populations and the Colombian Core Collection), could only be attributed to differences in allele frequencies between wild and breeding populations. The absence of genetic structure, mainly among the accessions of the S. phureja Colombian Core Collection, represents a first step for the development and implementation of methods for precision breeding such as the search for diagnostic molecular markers by means of association mapping. According to the authors' knowledge this is the first research in Colombia that studies the genetic pool of S. phureja at the population and genetic structure level and becomes a source of knowledge for genetics in solanaceous species.