Estructuración geográfica de la variabilidad cromosómica de las especies de Arachis con genoma A

ROBLEDO, G.; LAVIA, G.I.; SEIJO, J.G.

San Lorenzo

Encuentro; VI Encuentro Internacional de Especialistas en Arachis y II Simposio de Maní en el Mercosur.; 2008

La sección Arachis comprende 29 especies silvestres diploides (2n=2x=20, 2n=2x=18) y dos tetraploides, A. monticola y el cultivo A. hypogaea (n.v. maní) (2n=4x=40). El área de distribución de estas especies abarca las cuencas de los ríos Paraguay-Paraná y Uruguay, desde la Chapada dos Parecis en Brasil hasta la costa uruguaya del Río de La Plata. Dos brazos se extienden hacia el norte a través de la cuenca de los ríos Tocantins en Brasil y el sistema Mamoré-Guaporé en Bolivia. Un tercer brazo se extiende hacia el sudoeste hasta las primeras estribaciones de los Andes en el noroeste de Argentina (Krapovickas & Gregory, 1994). Para estas especies se han propuesto tres diferentes genomas (A, B y D) de acuerdo a la morfología de los cariotipos y a la capacidad de cruzamiento de las mismas (Smartt & al., 1978; Singh & Moss, 1982, 1984; Singh, 1986; Stalker, 1991; Singh & Smartt, 1998). La mayoría de las entidades diploides con 2n = 20 se caracterizan por poseer cariotipos simétricos y son asignadas a los genomas A y B por la presencia o ausencia de un par de cromosomas pequeños (cromosomas A), respectivamente. Por otro lado, el genoma D está caracterizado por un cariotipo asimétrico y  ha sido encontrado solamente en A. glandulifera. Para las especies tetraploides se ha propuesto una constitución genómica AABB, mientras que la identidad genómica de las especies diploides con 2n = 18 es aun incierta, aunque han sido provisoriamente asignados al genoma B. Dentro del grupo con genoma A, se reconocen 15 especies que habitan regiones ecológicas muy diversas (Fernández & Krapovickas, 1994, Lavia, 1996, 1999, 2000; Peñaloza & Valls, 2005, Robledo & al., 2008). En ensayos de cruzamientos los híbridos interespecíficos entre la mayoría de las mismas son semifértiles y los cromosomas se asocian formando 10 bivalentes con alta frecuencia (Singh & Moss, 1984). Los análisis moleculares han revelado un alto grado de variabilidad genética dentro de este grupo (Kochert, & al., 1991; Milla, & al., 2005), y diversos rasgos agronómicos de interés han sido observados en algunas especies (Burow & al., 2001; Simpson, 2001, Bertioli, & al., 2003). Por otro lado, varias de ellas han sido consideradas como posibles progenitores o como estrechamente relacionadas a las especies tetraploides (Krapovickas & Rigoni, 1951; Kurmar, & al., 1957; Raman & Kesavan, 1965; Smartt & Gregory, 1967; Gregory & Gregory, 1976; Smart, & al., 1978; Singh, 1986, 1988; Kochert, & al., 1991; Tallury, & al., 2005). Estas características hacen que estas especies constituyan un grupo de interés tanto desde el punto de vista evolutivo como agronómico. La identificación cromosómica en este genoma por técnicas clásicas ha estado limitada a unos pocos pares debido a que las entidades presentan cariotipos altamente simétricos. Asimismo, debido a que las diferencias cariotípicas son mínimas, los estudios de evolución cromosómica, citotaxonomía e introgresión se han visto restingidos a unos pocos caracteres. Por tal motivo, en el presente trabajo se analizaron los patrones de distribución de heterocromatina y la localización de los sitios rDNA por hibridación in situ fluorescente (FISH) en 13 especies con genoma A, con el fin de avanzar en la caracterización de estas especies y establecer las posibles relaciones genómicas existentes entre las mismas. Todas las especies presentaron bandas heterocromáticas pericentroméricas en los 20 cromosomas del complemento, excepto A. cardenasii, A. chiquitana, A. herzogii y A. kempff-mercadoii que presentaron un par con banda tenue o sin ella. Dichas bandas variaron en intensidad y tamaño entre las especies, siendo las correspondientes a los cromosomas A las más conspicuas en cada caso. En las 13 especies analizadas sólo fueron localizados dos sitios 5S rDNA, siempre en posición paracentromérica. Sin embargo, el número, tamaño y posición de los sitios 45S rDNA fue variable formando patrones característicos para cada especie. Un análisis detallado de los distintos cariotipos permitió determinar distintas homeologías cromosómicas y establecer un patrón de distribución general para estos marcadores. Además, de acuerdo al número y distribución de los sitios 45S rDNA junto con el patrón de bandas heterocromáticas de sus cariotipos, tres grupos de especies pueden ser establecidas. El primero está definido por la presencia de un par con banda heterocromática tenue o sin ella y por tres o cuatro pares de sitios 45S rDNA, e incluye las especies A. cardenassi, A. herzogii, A. chiquitana and A. kempff-mercadoi. Las restantes especies, con bandas heterocromáticas en todos los cromosomas, pueden ser agrupadas de acuerdo al número de sitios 45S rDNA. Así, el segundo grupo incluye a las especies A. correntina, A. duranensis, A, schininnii y A. villosa con dos pares de sitios; y el tercero a las especies A. diogoii, A. helodes, A kuhlmannii, A. simpsonii y A. stenosperma con tres pares de sitios 45S rDNA. Un análisis comparativo de los datos cariotípicos muestra que el primer y tercer grupo son altamente homogéneos considerando la estructura cariotípica general de sus especies; mientras que el segundo grupo es más heterogéneo y cada especie tiene características cariotípicas particulares. Este es el primer análisis sobre la localización de los sitios rDNA de las especies A. diogoi, A. helodes, A. herzogii, A. kempff-kercadoi, A. kuhlmannii, A. schininnii y A. simpsoni. Para las restantes especies el número de sitios detectado concuerda en todos los casos, con el mayor número de sitios observados previamente por Raina & Mukai (1999) o por Seijo, & al. (2004). El conjunto de marcadores cromosómicos desarrollados sobre la base del mapeo de la heterochromatina y genes ribosomales ha permitido identificar un mayor número de pares cromosómicos por especie, e identificar patrones cariotípicos particulares para varias de las entidades analizadas. Asimismo, ha permitido el establecimiento de homeologías entre todas las especies del grupo y organizar los cariotipos según la propuesta establecida para el genoma A de A. hypogaea (Seijo & al., 2004). Sobre la base de las homeologías cariotípicas obtenidas se han establecido tres grupos de especies dentro del genoma A. Las entidades incluidas en cada uno de los grupos cromosómicos tienden a estar  distribuidas en áreas geográficas semejantes, pero diferente de las especies incluidas en otros grupos. Así, el primer grupo (Chiquitano) comprende las especies que crecen en el sur y oeste de la región biogeográfica de La Chiquitania (Bolivia). El segundo grupo (cuenca del Río de La Plata) corresponde a las especies distribuidas a lo largo de la cuenca del Río de La Plata (excepto la porción superior del río Paraguay en el Pantanal). El tercer grupo (Pantanal) incluye las especies distribuidas en la región biogeográfica del Pantanal en el centro-oeste de Brasil, norte de Paraguay y este de Bolivia. Algunas de las especies de los grupos Chiquitano y Pantanal presentan distribuciónes simpátricas o parcialmente simpátricas, mientras que todas las especies del grupo Cuenca del Río de La Plata son alopátricas y se distribuyen a lo largo de dos regiones geográficas disyuntas, pero interconectadas por Pilcomayo y Bermejo. La asociación entre distribución geográfica de las especies y las características cariotípicas que presentan las mismas, podría interpretarse como que las especies que comparten una misma región geográfica estarían filogenéticamente más relacionadas que las que habitan regiones diferentes. Esta hipótesis gana sustento al considerar las características reproductivas de las especies del género, ya que la autogamia favorecería la diferenciación en simpatría, mientras que la geocarpia limitaría la dispersión de las entidades diferenciadas favoreciendo la co-distribución de las especies emparentadas.