Germplasm characterization and genetic structure of Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) assessed by microsatellite and S-locus markers

En los huertos del sur de Ucrania, se han cultivado cerezos dulces durante siglos, produciendo un fruto que es tanto un alimento básico local como una fuente de orgullo nacional. Estos cerezos no son plantas silvestres que crecen a partir de una semilla; son variedades cultivadas, o cultivares, que han sido seleccionadas a lo largo de generaciones por rasgos específicos como la dulzura, el tamaño y el tiempo de maduración. Debido a que un cerezo cultivado a partir de una semilla no producirá un fruto idéntico al de su progenitor, los agricultores preservan estas variedades tomando esquejes de un árbol específico y injertándolos en un portainjerto. Este proceso crea un clon genético, asegurando que el nuevo árbol sea una copia exacta del original. Con el tiempo, sin embargo, los nombres se mezclan. Un árbol puede ser mal etiquetado en un vivero, o un nombre puede aplicarse a dos árboles distintos por error. Cuando esto sucede, la historia de la fruta se pierde y la identidad genética de la colección se convierte en un rompecabezas. Para los científicos que trabajan para preservar estos árboles, saber exactamente qué árbol es cuál no es solo una cuestión de registro; es esencial para cultivar nuevas variedades y asegurar que se planten los árboles adecuados para polinizarse entre sí.

Un investigador centró recientemente su atención en las colecciones de cerezos dulces en Ucrania, una región con una larga y significativa historia de fitomejoramiento. Se propuso verificar la verdadera identidad de noventa y cuatro accesiones de cerezas diferentes, que son árboles individuales o grupos de árboles mantenidos en bancos de genes. El científico utilizó dos herramientas principales para resolver el misterio de estos árboles. Primero, examinó el ADN de los árboles utilizando marcadores llamados microsatélites, que actúan como una huella genética única para cada individuo. Segundo, examinó el locus S, una parte específica del genoma que determina si un árbol puede aceptar el polen de otro árbol. En los cerezos dulces, un árbol no puede fertilizarse a sí mismo ni a otro árbol con el mismo tipo de locus S, por lo que conocer este código genético es vital para el manejo de los huertos. Al comparar el ADN de los cerezos ucranianos con una base de datos europea estandarizada, el investigador pretendía aclarar décadas de confusión respecto a los nombres, la parentela y las relaciones genéticas.

La investigación reveló que las etiquetas adheridas a estos árboles eran a menudo poco fiables. Cuando el investigador comparó las huellas genéticas de los árboles que compartían el mismo nombre, descubrió que cinco nombres diferentes se referían en realidad a pares de árboles que no eran idénticos. En algunos casos, dos árboles con el mismo nombre eran variedades completamente diferentes, esencialmente homónimos que se habían confundido con el tiempo. En otros casos, árboles con nombres distintos resultaron ser clones genéticos entre sí, lo que significa que eran la misma variedad creciendo bajo dos etiquetas diferentes. El estudio también descubrió que algunos árboles eran propagaciones mal etiquetadas, donde una rama de una variedad había sido injertada y etiquetada erróneamente como otra. Tras corregir estos duplicados y malidentificaciones, el investigador se quedó con noventa perfiles genéticos únicos, proporcionando una imagen mucho más clara de la diversidad real dentro de la colección.

Uno de los descubrimientos más sorprendentes involucró a dos famosas variedades de frutos amarillos conocidas como 'Drogans gelbe Knorpelkirsche' y 'Dönissens gelbe Knorpelkirsche'. Estos dos árboles se consideran ancestros fundacionales para muchos cerezos ucranianos modernos. Sin embargo, el investigador encontró que los árboles que actualmente se mantienen en las colecciones ucranianas etiquetados como 'Drogans' portaban en realidad la huella genética de 'Dönissens', y viceversa. Este error de mezcla no se limitó a Ucrania; el mismo error apareció en las colecciones de referencia europeas, lo que sugiere una confusión generalizada que se había transmitido a través de generaciones de propagación. A pesar de haber intercambiado sus identidades, los dos árboles permanecieron distintos a nivel genético, particularmente en sus marcadores del locus S, que los sitúan en diferentes grupos de polinización. Esto significa que, aunque los nombres se habían intercambiado, el material genético real de los fundadores originales se preservó, solo que unido a las etiquetas incorrectas.

El estudio también arrojó luz sobre la parentela de muchos cultivares ucranianos. Al comparar los marcadores genéticos de la descendencia con sus progenitores registrados, el científico pudo confirmar algunos árboles genealógicos mientras rechazaba otros. Verificó que una variedad llamada 'Drogans gelbe Knorpelkirsche' era, en efecto, la progenitora de diecisiete accesiones diferentes, confirmando su papel como un importante fundador en la historia del fitomejoramiento de la región. Sin embargo, también encontró que la famosa variedad 'Valerii Chkalov' era fuente de una confusión significativa. Los registros sugerían que muchos árboles eran su descendencia, pero el investigador no pudo encontrar un solo árbol auténtico de 'Valerii Chkalov' que sirviera como referencia. En su lugar, encontró que dos árboles genéticos distintos estaban siendo propagados bajo este mismo nombre. Una versión era compatible con los árboles del programa de fitomejoramiento de Melitopol, mientras que otra versión diferente era utilizada en el programa de Bakhmut. Este descubrimiento significa que muchos pedigríes registrados que involucran a 'Valerii Chkalov' se basan en realidad en dos árboles distintos y no identificados, haciendo que la historia familiar sea más compleja de lo que se pensaba anteriormente.

El estudio también puso de relieve la estructura genética de toda la colección de cerezos dulces de Ucrania. El análisis mostró que la historia del fitomejoramiento se construyó sobre una base estrecha, dependiendo fuertemente de un pequeño número de variedades fundadoras que fueron cruzadas repetidamente para crear nuevos cultivares. Si bien la colección contiene una amplia gama de variedades modernas y de selección temprana, la diversidad genética está determinada en gran medida por estos pocos ancestros. El estudio también amplió los datos genéticos conocidos para la región, determinando los tipos de locus S para treinta y tres cultivares que nunca habían sido registrados antes. Esta información es crítica para los cultivadores, ya que les permite emparejar los árboles con polinizadores compatibles, asegurando una cosecha exitosa.

El trabajo subraya una lección vital para cualquiera que gestione colecciones de plantas: un nombre en una etiqueta no es suficiente para garantizar la identidad de un árbol. El investigador concluyó que, para que la conservación sea efectiva, los registros deben estar vinculados al árbol individual en sí, respaldados por evidencia genética en lugar de solo documentos históricos. En un mundo donde las colecciones están en riesgo debido a conflictos y cambios de fronteras, tener un perfil genético verificado para cada árbol asegura que el material pueda ser reconocido y recuperado, incluso si las etiquetas originales se pierden o son incorrectas. Al alinear los datos ucranianos con los estándares europeos y corregir errores de larga data, este estudio proporciona un mapa fiable para el futuro del fitomejoramiento y la conservación de los cerezos dulces en la región.