Biogeografía del tomate Solanum lycopersicum var. cerasiforme (Solanaceae) en su centro de origen (sur de América) y de domesticación (México)

RESUMEN

El tomate (Solanum lycopersicum) es una de las principales hortalizas en el mundo debido a las importantes ganancias económicas que genera su comercialización; sin embargo, a pesar de que la especie es ampliamente cultivada en el mundo, su diversidad genética se considera restringida. Esto hace que su resistencia a plagas y enfermedades en las variedades actualmente cultivadas sea baja. Existe la forma silvestre S. l. var ceraciforme que se distribuye desde Suramérica (centro de origen) hasta México (área de domesticación), específicamente en la vertiente del Golfo de México en Veracruz. Como objetivo, se quiso identificar patrones de diversificación ambiental con los que se pudiesen inferir procesos de adaptación de las poblaciones en el área de domesticación con respecto a su centro de origen. Asimismo, se planteó proponer medidas de conservación y rescate del tomate S. l. var. cerasiforme. Se realizaron modelos de nicho ecológico (MNE) con Maxent versión 3.4.1 (evaluados con AUC y ROC-parcial) para determinar la idoneidad de las condiciones ambientales, incluyendo proyecciones del centro de domesticación al área de origen y viceversa. Esto se realizó con base en ocho variables de temperatura y precipitación. Los registros de tomate fueron tomados de fuentes bibliográficas y trabajo de campo. Seguidamente, se realizó la prueba de comparación de nichos (equivalencia y similitud), propuesta por Broennimann et al. (2012), para evaluar la similitud de condiciones ambientales en ambas regiones. Posteriormente, se realizó un análisis de varianza seguido de una prueba de comparación de medias (Tukey, P ≤ 0.05) con las ocho variables ambientales utilizadas. Los valores de AUC (0.93 y 0.80) y ROC-parcial obtenidos (1.86 y 1.71; P = 0.0001) de los MNE muestran que fueron buenos modelos predictores. Se observó que en el centro de México existen condiciones ambientales similares a las del centro de origen, a diferencia de la vertiente del Golfo de México donde son diferentes. La prueba de equivalencia mostró que la comparación ambiental entre ambas regiones es menos equivalente que lo esperado por azar (P = 0.003). Mientras tanto, la otra prueba indica que la similitud que existe entre ambas regiones también se puede obtener por azar (P = 0.683). También, se encontraron diferencias significativas en tres variables de temperatura y precipitación. En conclusión, el centro de origen y de domesticación de S. l. var. cerasiforme tienen características ambientales en común a pesar de la distancia geográfica, pero existen zonas geográficas (vertiente del Golfo de México en Veracruz) en el área de domesticación con condiciones ambientales diferentes a las de su centro de origen y con un potencial importante como bancos de germoplasma.

ABSTRACT

The tomato (Solanum lycopersicum) is one of the main horticultural crops in the world because of the important economic benefits that its commercialization generates. Even though the species is widely cultivated in the world, it is susceptible to pests, diseases, and environmental stresses due to the loss of its genetic diversity. There is a wild form called S. l. var ceraciforme that is distributed from South America (its center of origin) to Mexico (its area of domestication), specifically on the slope of the Gulf of Mexico in Veracruz. Due to the large genetic diversity of these wild tomatoes, it is important to improve its crop. The objective of this investigation was to identify patterns of environmental diversification of the tomato, infer the processes of adaptation of the populations in the area of domestication with respect to their center of origin and propose measures of conservation and variation of S. l. var. cerasiforme. We generated two ecological niche models (MNE) with Maxent version 3.4.1 (evaluated with AUC and partial-ROC) to determine the suitability of environmental conditions including their respective projections from the domestication center to the area of origin and vice versa. We used eight variables of temperature and precipitation. Additionally, we included tomato records from bibliographical sources and fieldwork. We also used the niche comparison test (equivalency and similarity) proposed by Broennimann et al. (2012) to evaluate the similarity of environmental conditions in both regions. Subsequently, we carried out an analysis of variance followed by a mean comparison test (Tukey, P ≤ 0.05) with all environmental variables measured. The values of AUC (0.93 and 0.80) and partial-ROC (1.86 and 1.71, P = 0.0001) of the MNE showed that they were good predictive models. We observed that, in the center of Mexico, there are environmental conditions similar to those of the center of origin, unlike the slope of the Gulf of Mexico where they are different. The equivalency test showed that the environmental comparison between both regions is less similar than expected by chance (P = 0.003). The similarity test indicated that the existing similarity between both regions can also be obtained by chance (P = 0.683). We also found significant differences in three temperature and precipitation variables. In conclusion, we determined that the center of origin and domestication of S. l. var. cerasiforme has similar environmental characteristics despite the geographic distance; nevertheless, there are geographical zones (the Gulf of Mexico in Veracruz) in the area of domestication with different environmental conditions. Those places have the potential to contain valuable germplasms.