Tesis:
Prospección y caracterización de los recursos genéticos del manzano cultivado (Malus domestica Borkh.) y del maíllo (M. sylvestris Mill.) en las sierras de Guadarrama y de Ayllón
- Autor: ARNAL OLIVARES, Alberto-Rafael
- Título: Prospección y caracterización de los recursos genéticos del manzano cultivado (Malus domestica Borkh.) y del maíllo (M. sylvestris Mill.) en las sierras de Guadarrama y de Ayllón
- Fecha: 2022
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: BIOTECNOLOGIA-BIOLOGIA VEGETAL
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/70304/
- Director/a 1º: LÁZARO LÁZARO, Almudena
- Director/a 2º: TARDÍO PATO, Javier
- Resumen: Research on apple (Malus domestica Borkh.) genetic resources is an active field due to the interest in the recuperation of traditional cultivars (or landraces) for breeding and the understanding of the domestication processes that shaped the current cultivars through its wild crop relatives. One of those species is the crab apple (Malus sylvestris (L.) Mill.), listed as endangered due to habitat fragmentation and cross-back pollination with the cultivated apple. This doctoral thesis deals with the knowledge of those two species in the centre of Spain, since not many studies exist in that area. We consider research on the crab apple especially important, as it seems that investigations on M. sylvestris are neglected in the Iberian Peninsula. We performed a morphological and molecular characterization of the apple traditional cultivars from rural areas of Madrid conserved in the IMIDRA Gene back. A set of 67 individuals of 23 landraces were analysed through 67 morphological descriptors with six commercial apple varieties used as references (such as ‘Fuji’ and ‘Granny Smith’). The 48% of descriptors found significant differences between type of cultivar and also multivariate analysis clearly discriminated landraces from references very well. In addition, we report a strong differentiation of ‘Agridulce’ and ‘Hojancas’ due to their bigger fruits. On the other hand, we analysed through 13 simple sequence repeats (SSRs) the same apple trees, finding in our traditional pool a 29% of duplicates and an average number of alleles per locus of 7.66, slightly lower than other collections. We discuss that our bank shares many ubiquitous accessions (as camuesas, peros and reinetas) but it contains novel cultivars, such as ‘Agridulce’. Our molecular analysis supports the morphological one and allow us to considerate that our local apple germplasm constitute a singular germplasm reservoir, which deserves to be preserved and deeply studied. Parallelly, we applied a similar methodology to a set of 355 Malus individuals prospected in the Guadarrama and Ayllón mountain ranges in order to quantify the crab apple diversity. We added some references (wild populations from two Spanish regions and cultivated apples from the bank) to anchor our analysis. Prospections throw new findings in both species, and feral apples were more surprising than expected: we found 133 feral apples, which was a not negligible 35% of the total individuals from the study area; its maximum altitude were 1860 masl, higher than described in bibliography. Also, their morphologic diversity was slightly higher than the crab apple, and we identified around 21 alleles per locus. From the study on crab apples, we found a very high morphological and molecular diversity, with 26 alleles per locus. Such results point that the crab apple diversity in comparable with other research. Finally, we evaluated the genetic flux between species. First, they belong to a separated single panmictic population, as we did not detect coherent spatial distribution. Second, around 22% of crab apples shown intermediate morphologies, percentage that grows to 35% considering the Bayesian analysis. We suggest that this flux could be bidirectional, as the 26% feral apples shown morphological traits from crab apple, cipher that reaches the 47% in the Bayesian analysis. ----------RESUMEN---------- La investigación en los recursos genéticos de manzano (Malus domestica Borkh.) tiene un gran interés, tanto por la recuperación de cultivares tradicionales para la mejora genética como para entender los procesos de domesticación a partir de las especies silvestres emparentadas. Una de estas especies es el maíllo (Malus sylvestris (L.) Mill.), catalogada como amenazada debido a la fragmentación del hábitat y a la introgresión con el manzano. Esta tesis doctoral pretende incrementar el conocimiento de estas dos especies en el centro de España, donde no hay muchos estudios, especialmente en lo que se refiere al maíllo, que parece haber sido una especie olvidada en la península ibérica. Hemos llevado a cabo una caracterización morfológica y molecular de los cultivares tradicionales de áreas rurales de Madrid conservados en la colección del IMIDRA. Un conjunto de 67 manzanos de 23 cultivares fueron analizados con 67 descriptores y seis manzanos de referencia (como ‘Fuji’ y ‘Granny Smith’). El 48% de los descriptores fueron significativamente distintos entre tipos de cultivar y el análisis multivariante discriminó muy bien los cultivares de las variedades de referencia. Además, reportamos una fuerte diferenciación de ‘Agridulce’ y ‘Hojancas’ del resto por su tamaño de fruto. Por otro lado, analizamos a partir de 13 microsatélites los mismos cultivares obteniendo un 29% de duplicados y viendo que nuestro grupo tradicional arrojó un número medio de alelos por locus de 7,66; valor ligeramente inferior a otras colecciones. Así pues, nuestra colección comparte muchas accesiones ubicuas españolas (como camuesas, peros y reinetas), pero también contiene cultivares novedosos, como ‘Agridulce’. Nuestro análisis molecular se alinea con el morfológico y permite considerar nuestro acervo local como un reservorio único merecedor de conservación y estudios más profundos. Paralelamente, aplicamos una metodología similar a 355 individuos del género Malus prospectados en las sierras de Guadarrama y de Ayllón para cuantificar la diversidad del maíllo. Añadimos algunas referencias (poblaciones silvestres de dos regiones españolas y manzanos del banco) para anclar nuestro análisis. Las prospecciones arrojaron nuevos descubrimientos para ambas especies. Sorprendió el gran número de manzanos cultivados asilvestrados: 133 ejemplares, que son un nada despreciable 35% del total de individuos muestreados en el área de estudio. Además, su altitud máxima fue de 1860 msnm, superior a la descrita en la bibliografía. En cuanto a su diversidad morfológica, ésta fue ligeramente superior a la del maíllo; y relación a la molecular, se identificaron cerca de 21 alelos por locus. Del estudio del maíllo también encontramos una elevada diversidad morfológica y molecular, con 26 alelos por locus. Estos resultados indican que la diversidad del maíllo en el área de estudio es comparable con el resto de estudios. Finalmente, se evaluó el flujo genético entre especies. Primero, se encontró que cada especie pertenece a una población panmíctica diferente, ya que no detectamos distribución espacial coherente. Segundo, cerca del 22% de los maíllos mostraron morfologías intermedias, porcentaje que sube al 35% con el análisis Bayesiano. Sugerimos que este flujo puede ser bidireccional, pues el 26% de manzanos en estado silvestre mostraron rasgos morfológicos del maíllo, cifra que alcanza el 47% en el bayesiano.