Análisis de la diversidad genética de cafetos de las principales regiones productoras de café mediante el uso de marcadores microsatélites

Abstract

El café es fundamental para muchas familias agricultoras del Perú y sirve como principal fuente de ingresos y desarrollo, en los últimos años ha ido obteniendo mayor reconocimiento a nivel internacional; sin embargo, existen algunos problemas por atender como baja rentabilidad, problemas fitosanitarios, entre otros. Estos problemas pueden ser mitigados con el uso del material vegetal adecuado. Este estudio buscó evaluar la diversidad y estructura genética del café proveniente de las principales regiones productoras como Cajamarca, Amazonas, Junín, Pasco, Ucayali y Huánuco. Se trabajó con 169 muestras de la colección de germoplasma de café del INIA y con marcadores moleculares tipo SSR marcados con cola M13, además se emplearon tres muestras de ADN de Coffea liberica, Coffea canephora y el hibrido S288 como outgroup. Se identifico un total de 70 alelos, con una media de 5.3 alelos por locus y rangos desde 117 hasta 488 pb. Cuatro de los marcadores empleados reportaron un PIC alto, demostrando su utilidad para este tipo de estudios. El promedio de la heterocigosidad observada fue 0.537 y la esperada fue 0.517. Los valores de Fst obtenidos, indicaron un bajo grado de diferenciación genética entre las regiones evaluadas, el mayor valor de Fst fue de 0.151 correspondiente a la región Ucayali y el outgroup. El análisis AMOVA permitió determinar una alta variación genética dentro de los grupos evaluados, regiones y variedades, y una baja variación entre estas. En el análisis de estructura genética con enfoque bayesiano, se encontró un K=5 empleando todos los loci, pero al retirar los loci con una frecuencia elevada de alelos nulos se obtuvo un K=3, ambos resultados no muestran una asociación correspondiente a las regiones de origen de las accesiones ni a las denominaciones varietales; sin embargo, permitió determinar una marcada diferenciación entre las muestras de arábica y no arábica.

Coffee is essential crop for many farmers in Peru and acts as main source of income and development, over the last years coffee has been gaining more recognition worldwide. However, there are still some remaining problems that need attention, such as low revenue, phytosanitary issues, among others. Those problems can be mitigated by the use of proper germplasm. The genetic diversity and genetic structure of coffee from some of the main peruvian coffee producer’s regions (Cajamarca, Amazonas, Junín, Pasco, Ucayali y Huánuco) was evaluated, 169 individuals from the INIA’s collection were amplified via PCR with a set of 15 pairs of microsatellite markers labelled with a M13-tag and three DNA samples from C. canephora, C. liberica and the hybrid S.288 (C. arabica x C. liberica) were used as outgroup. A total of 70 different alleles were found, with an average of 5.3 alleles per locus and ranges from 117 to 488 bp. M32, SSR03, SSRCa18 and M20 markers showed PIC values above 0.5 showing their utility for his kind of studies, the average observed heterozygosity was 0.537 and the average expected heterozygosity was 0.517, the Fst indexes showed low degree of genetic differentiation among the evaluated regions, the highest Fst value was 0.151 obtained between Ucayali region and the outgroup. The analysis of molecular variance (AMOVA) showed a high variation within groups formed by regions and varieties, and low variation between those groups. In the Bayesian analysis of genetic structure, a value of K=5 was found using all the loci, but, when retiring from the analysis loci with high null allele frequencies, the value of K reduced to K=3, both results do not show association between the origin regions of the samples nor to varietal denominations, however, it showed separation between Arabica and non-Arabica individuals.