Estructura genética y adaptación climática del fríjol Lima (Phaseolus lunatus L.) y su domesticación: un nuevo enfoque mediante huellas genómicas obtenidas por secuenciación (2018)
La domesticación de plantas es sin duda uno de los desarrollos más importantes en la historia humana, la cual transformó la demografía global y permitió el florecimiento de grandes civilizaciones. El origen de los cultivos es un tema que ha interesado por largo tiempo a científicos de diversas disciplinas como la botánica, la genética y la arqueología, entre otras. El fríjol Lima (Phaseolus lunatus L.), una de las cinco especies domesticadas del género Phaseolus, es un cultivo ampliamente distribuido en Mesoamérica y los Andes, donde varios grupos humanos lo han usado como fuente alimenticia desde tiempos pre-Colombinos, sin embargo, su historia evolutiva no ha sido completamente dilucidada. En nuestro grupo de investigación hemos estudiado, desde el año 2005, el origen biológico y geográfico del fríjol Lima en las Américas a través de análisis de secuencias de algunas regiones del genoma del núcleo y del cloroplasto en accesiones silvestres y variedades criollas aplicando una aproximación filogeográfica. Nuestros estudios han revelado tres acervos genéticos en el fríjol Lima silvestre (dos Mesoamericanos: MI y MII, y uno Andino) y dos eventos de domesticación, uno en los Andes de Ecuador y norte del Perú, dando origen a las variedades andinas de semilla grande conocidas como ""Big Lima"", y otro en algún lugar del centro-occidente de México, dando origen a las variedades criollas mesoamericanas de semilla pequeña conocidas como ""Sieva"" y ""Potato"". En ambos eventos de domesticación hemos documentado disminución en la diversidad genética de las variedades criollas debida al efecto fundador de la domesticación. Sin embargo, las aproximaciones anteriores no han permitido resolver preguntas sobre el número de veces y el lugar donde el fríjol Lima fue domesticado en el acervo Mesoamericano, ni tampoco preguntas relacionadas con el síndrome adaptativo de la domesticación en esta especie y su control genético, ni cómo es el efecto fundador a lo largo del genoma en estas poblaciones, debido principalmente al número limitado de regiones genómicas que hemos analizado. El fríjol Lima silvestre a su vez presenta una amplia distribución geográfica en las Américas, que va desde el norte de México hasta el norte de Argentina, en una amplia diversidad de ambientes y en un amplio rango de altitud. En Colombia por ejemplo, esta especie silvestre se encuentra en altitudes entre los 20 y 580 m en los departamentos del Atlántico, Magdalena y Córdoba, y en altitudes entre los 1200 y 1800 m en los departamentos de Boyacá, Cundinamarca y Caldas; y en estado domesticado su rango altitudinal es aún mayor (entre 3 y 2300 m). Por lo anterior ésta es una especie claramente de interés para el estudio de las adaptaciones a diferentes condiciones climáticas, incluyendo aquellas regiones con baja pluviosidad y baja disponibilidad de agua. En el presente estudio se busca identificar un conjunto de marcadores SNPs de alta densidad en el fríjol Lima que permita: (1) detectar regiones del genoma asociadas con diferentes variables climáticas y posiblemente relevantes en la adaptación climática del fríjol Lima, (2) detectar regiones del genoma asociadas con el síndrome adaptativo de la domesticación, (3) cuantificar y describir el efecto fundador de la domesticación sobre la diversidad genómica de las variedades criollas, y (4) identificar el área de origen de las variedades criollas mesoamericanas, todo esto tomando un nuevo enfoque enmarcado en las disciplinas de la genómica poblacional y genómica del paisaje, que permite el análisis en paralelo de miles de sitios en el genoma. Para lograr estos objetivos se analizarán muestras de fríjol Lima silvestre y domesticado provenientes de diversas regiones geográficas de las Américas, a las cuales se les aplicará la metodología conocida como genotipado por secuenciación (o GBS, Genotyping by Sequencing) para detectar miles de polimorfismos SNPs (single-nucleotide polymorphisms).