Análisis de Variantes para la Identificación del Origen de las Variedades Tradicionales de Tomate "De Penjar" o "Da Serbo"

Abstract

[ES] Los tomates De Penjar de España, también conocidos como Da Serbo en Italia, son comúnmente utilizados en el ámbito gastronómico de estos países. Dos buenos ejemplos son la elaboración del famoso pa en tomaca y el tomate añadido a diferentes tipos de pizzas napolitanas. Los agricultores han seleccionado caracteres agronómicos adaptados a su cultivo en la cuenca mediterránea y su cultura, como son su capacidad para crecer en climas secos y su vida postcosecha extendido. Estos caracteres agronómicos han despertado el interés de genetistas y mejoradores vegetales para el desarrollo de nuevas variedades con una mayor resiliencia al cambio climático.

El origen de estas variedades de tomate es desconocido. Aunque históricamente hablando se sabe que el tomate fue introducido a Europa por España en el siglo XVI, todavía existen algunas lagunas desde un punto de vista genético. El objetivo de esta investigación es tratar de identificar el origen de estas variedades de tomate, así como determinar la relación entre los tomates De Penjar de ambos países. La hipótesis de partida es que las variedades de ambos países poseen una diferenciación genética.

Con el objetivo de realizar el análisis usaremos datos públicos de secuenciación de representación reducida (Genotyping-By-Sequencing) de 1058 muestras de diferentes colecciones de tomates del mundo. El procedimiento de análisis se resume con los siguientes puntos: 1- procesar las lecturas para eliminar aquellas con una baja calidad; 2- alinear estas lecturas contra un genoma de referencia; 3- realizar un llamamiento de variantes; 4- filtrar las variantes para seleccionar los polimorfismos simples de nucleótido (SNP) más informativos; 5- visualizar y describir con métricas de genéticas de poblaciones los distintos grupos. Las relaciones genéticas entre las diferentes variedades se visualizaron mediante un análisis de componentes principales (PCA) de sus distancias genéticas calculadas a partir de sus variantes. Las variedades se agruparon mediante un análisis discriminante de componentes principales (DAPC).

Los resultados no apoyan nuestra hipótesis de partida. Tanto el PCA como el DAPC muestran que no existen grupos diferenciados entre ambas muestras. Dicho resultado se corrobora con el valor de FST de 0,034 entre ambos grupos, las muestras italianas y españolas. La interpretación de los resultados ratifica resultados previos en publicaciones científicas que revelaban la baja variabilidad genética entre las variedades cultivadas. No obstante, quedaría aclarar si esta baja variabilidad en estas variedades se debe a una homogeneización genética de variedades tradicionales como producto del comercio, o como consecuencia del cuello de botella genético resultado del movimiento de unas pocas variedades en el siglo XVI de América a Europa.

[EN] The "De penjar" tomatoes from Spain, also known as "Da serbo" in Italy, are widely utilized in the gastronomic sphere of these countries. Two notable examples include their use in the renowned "pa en tomaca" dish and their incorporation into various types of Neapolitan pizzas. Farmers have selectively bred these tomatoes to exhibit agronomic characteristics suited to their cultivation in the Mediterranean basin, such as resilience to dry climates and an extended postharvest lifespan. These agronomic traits have piqued the interest of geneticists and plant breeders for the development of new varieties with enhanced resilience to climate change. The precise origins of these tomato varieties remain unknown. While historical records indicate that tomatoes were introduced to Europe by Spain in the 16th century, there are still genetic gaps to be filled. This research aims to discover the origin of these tomato varieties and study the relationship between the "De penjar" tomatoes of Spain and Italy. The initial hypothesis posits that the varieties from both countries exhibit genetic differentiation. To conduct our analysis, we will leverage publicly available Genotyping-By-Sequencing data comprising 1058 samples from diverse tomato collections worldwide. Starting with processed reads, we will proceed by aligning our reads and identifying variants. These variants will enable us to address our hypothesis using various analytical tools such as PCA, DAPC, and FST. However, the results obtained do not align with our initial hypothesis. Both PCA and DAPC analyses reveal no discernible differentiation between the two sample sets. This finding is further supported by the FST values calculated between the different populations under study. The interpretation of these results reinforces previous findings documented in scientific literature, which highlighted the low genetic variability observed among traditional European tomato varieties. Nonetheless, it remains to be elucidated whether this low variability stems from genetic homogenization resulting from trade or is a consequence of the absence of evolutionary pressure exerted on these varieties.