Comprovativos por técnica molecular da origem genética das castas Ibéricas
Introducción
En gran parte de la Península Ibérica todavía se pueden encontrar poblaciones silvestres residuales de Vitis vinifera subespecie sylvestris, generalmente asociadas a bosques de ribera y áreas costeras (ver capítulos previos; Ocete et al., 2002 y 2008). Estas poblaciones eran más numerosas y ocupaban una extensión geográfica más amplia hasta finales del siglo XIX (Ocete et al., 2007). Su disminución drástica se debe principalmente a dos factores: el desarrollo de las poblaciones humanas y la llegada a Europa y a la Península Ibérica de patógenos y plagas con una incidencia negativa muy elevada tanto en el cultivo de la vid como en sus poblaciones naturales.
La Península Ibérica, al igual que otras penínsulas mediterráneas, sirvió de refugio a muchas especies de plantas durante las glaciaciones del periodo cuaternario que congelaron el norte y el centro de Europa (Gómez y Lunt, 2006) y constituyó una parte muy importante del mayor centro de biodiversidad de Europa, la cuenca mediterránea (Myers et al., 2000). En el Paleolítico y posteriormente en el Neolítico, los pobladores de la Península Ibérica ya recolectaban uvas en los bosques de ribera y las consumían como fruta (Rivera y Walter, 1989), cuando llegó la cultura del vino de manos de los marineros y comerciantes fenicios.
Hay evidencias de que los fenicios no solo importaron vino sino también las primeras plantas cultivadas y los sistemas de cultivo para establecer los primeros viñedos en sus colonias ibéricas (Hidalgo, 2002). Además de los fenicios, también los griegos y los romanos diseminaron en la Península Ibérica sus prácticas vitícolas y sus variedades, como se describe en otros capítulos. Unos siglos después de la caída del Imperio Romano de Occidente, la Península Ibérica fue colonizada por musulmanes desde el Norte de África, lo que supuso una interacción cultural que en algunas zonas duró más de ocho siglos (desde el siglo VII hasta el XV) y también contribuyó al acervo vitícola de la Península con prácticas y usos particulares, así como con un cierto número de variedades orientales utilizadas fundamentalmente como uva de mesa.
Por tanto, a lo largo de la historia, las relaciones geográficas, históricas, comerciales, políticas y religiosas entre la Península Ibérica y otras zonas geográficas han dado lugar a un amplio intercambio y diseminación de variedades de vid que ha contribuido a aumentar la diversidad genética de las vides Ibéricas. Por otra parte, algunos de esos factores junto a la introducción de nuevas enfermedades y plagas en el siglo XIX y el desarrollo de nuevas formas de producción, también han tenido un efecto contrario de reducción de esta diversidad genética. La interacción conjunta de estos factores ha modelado la mezcla de genotipos de vid que se pueden encontrar actualmente en los viñedos españoles y portugueses y en sus bancos de germoplasma. Afortunadamente, el rápido desarrollo de herramientas genéticas y genómicas que ha tenido lugar en la vid en las dos últimas décadas, permite ahora reconstruir la historia de las variedades de vid que han perdurado hasta la actualidad como testigos de la co‑evolución de Vitis vinifera y de las poblaciones humanas.
Una visión genética y genómica del origende las variedades ibéricas
Además del genoma nuclear, la célula vegetal contiene dos orgánulos subcelulares que disponen de su propio genoma, los cloroplastos y las mitocondrias. Los tres genomas de Vitis vinifera se han secuenciado recientemente en genotipos de referencia (Jansen et al., 2006; Jaillón et al., 2007; Velasco et al., 2007; Goremkyn et al., 2009) proporcionando una herramienta básica para los análisis de diversidad de secuencias y el estudio de la domesticación de la vid. La variación en la secuencia de ADN puede ser de dos tipos básicos: i) sustituciones de nucleótidos que provocan polimorfismos de nucleótidos simples o SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) y ii) inserciones o deleciones conocidas como INDEL.
Este segundo grupo incluye todo tipo de inserciones‑deleciones desde un nucleótido hasta sucesos de gran longitud. Las repeticiones de secuencias nucleotídicas simples, conocidas como microsatélites, también pueden considerarse como un tipo especial de INDEL. La diversidad genética del genoma mitocondrial de la vid no se ha investigado hasta el momento. Sin embargo, la variación genética presente en los genomas cloroplástico y nuclear de genotipos cultivados y silvestres de vid está proporcionando información sobre sus orígenes y relaciones genéticas.
Por un lado, el genoma nuclear de la planta evoluciona a una velocidad cuatro veces mayor que el genoma del cloroplasto (Wolfe et al., 1987) convirtiendo los marcadores de ADN nuclear en la herramienta más útil para el estudio de los procesos de domesticación en plantas. Por otro lado, los genomas de los cloroplastos se transmiten de manera uniparental en la mayor parte de las especies (generalmente por vía materna en las angiospermas y paterna en las gimnospermas) y por tanto son útiles para esclarecer la contribución relativa de la semilla y del polen a la estructura genética de las poblaciones (Provan et al., 2001), para comprobar hipótesis de flujo génico entre plantas cultivadas y silvestres o para establecer el origen materno de genotipos específicos.
El análisis de la diversidad genética del genoma cloroplasto apoya la existencia de sucesos de domesticación secundarios en la Península Ibérica. El genoma del cloroplasto de la vid es una molécula de ADN circular de 160,928 bp con idéntico contenido y orden génico que otros genomas cloroplásticos de angiospermas (Jansen et al., 2006). Los cloroplastos de la vid se heredan por vía materna (Strefeler et al., 1992; Arroyo García et al., 2002), lo que indica que los polimorfismos cloroplásticos solo se puede transmitir a las plantas de la siguiente generación por semillas o esquejes, pero nunca por el polen.
La diversidad genética del cloroplasto de la vid se ha analizado mediante el estudio de polimorfismos en loci de microsatélites (Arroyo‑García et al., 2002; Imazio et al., 2006). Los microsatélites cloroplásticos son repeticiones de mononucleótidos que presentan variación en el número de repeticiones y por lo tanto en su longitud en distintos genotipos.
De un total de 34 loci analizados en el genoma cloroplástico de la vid, solo 5 mostraron polimorfismos (Arroyo‑García et al., 2006; ver también This et al., 2011). El estudio de la variación para estos loci polimórficos en una muestra de 1201 plantas de vid, cultivadas y silvestres, permitió identificar entre 2‑3 alelos por locus que se combinaron en ocho clorotipos o tipos distintos de genomas cloroplásticos. Por tanto, en los 1201 genotipos de vid analizados solo se pudieron diferenciar ocho tipos maternos distintos y, entre ellos, solo cuatro con una frecuencia superior al 5%. Estos cuatro clorotipos se denominaron A, B, C y D.
Las frecuencias de los clorotipos en las poblaciones de vides silvestres no son homogéneas a lo largo de su área de distribución. El clorotipo A, que es muy diferente de los clorotipos B, C y D, se encuentra fundamentalmente en las poblaciones silvestres de Europa Occidental y Central, así como en las poblaciones del Magreb, pero está ausente de las poblaciones analizadas en Oriente Próximo y en Asia. Además, los clorotipos C y D son muy frecuentes en poblaciones de Oriente Próximo y Asia pero no se encuentran en poblaciones de Europa Occidental (Arroyo‑García et al., 2006).
La distribución de clorotipos en las variedades de vid sigue patrones similares, siendo el clorotipo A muy abundante en Europa Occidental y, especialmente, en variedades de vinificación de la Península Ibérica y el Clorotipo C es característico de variedades orientales y muy abundante en las variedades de uva de mesa (Arroyo‑García et al., 2006). Este patrón de distribución también se ha descrito para los mismos clorotipos en muestras cultivadas y silvestres de Portugal (Cunha et al., 2010). En España y Portugal, hasta el 75% de las variedades de vinificación son portadoras del clorotipo A (ver Tabla 1) que es el clorotipo más abundante encontrado en las poblaciones naturales ibéricas de vides silvestres (V. vinifera ssp. sylvestris) (Arroyo‑García et al., 2006; Cunha et al., 2010).
En el Magreb, en el Norte de África, se da una situación similar y las muestras recogidas en poblaciones naturales de vides silvestres son generalmente portadoras del clorotipo A. Sin embargo, en esta región, la mayor parte de las variedades cultivadas son variedades de uva de mesa que generalmente son portadoras del clorotipo C (Snoussi et al., 2004; Zinelabidine et al., 2010). Otros autores, aunque utilizan una nomenclatura de clorotipos distinta, llegan a conclusiones similares, encontrando que el clorotipo VI (equivalente al clorotipo A) es altamente frecuente en la Península Ibérica (Imazio et al., 2006) pero no se detecta en muestras cultivadas ni silvestres de Irán, donde los clorotipos I y III (equivalentes a D y C) son los más abundantes (Baneh et al., 2007).
La variación en la secuencia del ADN nuclear sugiere la existencia de introgresión desde las poblaciones silvestres occidentales a las variedades cultivadas en Europa Occidental. En el genoma nuclear, la elevada tasa evolutiva de los loci de microsatélites ha sido muy útil para rastrear los ancestros de las variedades de vid y estimar su diversidad genética (Aradhya et al., 2003; Cipriani et al., 2010; Laucou et al., 2011).
Sin embargo, los microsatélites están siendo sustituidos rápidamente por SNPs (Lijavetzky et al., 2007; Myles et al., 2010) que pueden proporcionar miles de marcadores genéticos en cada experimento. Todos los estudios de microsatélites nucleares que comparan las poblaciones occidentales de Vitis vinifera ssp. sylvestris con diferentes conjuntos de variedades de Vitis vinifera (de Europa Occidental y Central o del Norte de África) ponen de manifiesto que los genotipos silvestres y cultivados se distribuyen en grupos genéticos distintos no relacionados. (Grassi et al., 2003; Snoussi et al., 2004; Dzhambazova et al., 2009; Zinelabidine et al., 2010).
Estos resultados han generado la idea de que, en Europa Occidental, las poblaciones silvestres de V. vinifera ssp. sylvestris y las variedades cultivadas pertenecen a diferentes compartimentos con orígenes genéticos distintos. Solamente un estudio re‑ ciente combina el análisis de variedades cultivadas con muestras de Vitis vinifera ssp. sylvestris procedentes tanto de zonas occidentales como de zonas orientales de su área de distribución (Myles et al., 2011).
Los resultados de este estudio sugieren una mayor similitud genética entre las variedades orientales y las poblaciones de V.v ssp. sylvestris orientales que entre las variedades occidentales y las sylvestris occidentales (Myles et al., 2011). Estos resultados suponen la primera evidencia genética que apoya una domesticación inicial de la vid en Oriente seguida por la diseminación de los genotipos domesticados en dirección Este‑Oeste.
Sin embargo, este estudio también respalda la existencia de introgresión de material genético de poblaciones occidentales de V.v. ssp. sylvestris en las variedades occidentales, lo que explicaría la similitud genética ligeramente mayor que existe entre variedades occidentales y sylvestris occidentales que entre estas y las variedades orientales. A pesar de su interés y de estar de acuerdo con los resultados obtenidos del análisis de clorotipos, estos resultados deben interpretarse con cautela dado el pequeño número de muestras analizadas hasta la fecha.
Los estudios de pedigríes de las variedades de vid identifican la existencia de múltiples hibridaciones espontáneas que, posiblemente durante la Edad Media, dieron origen a las variedades actuales. ¿Qué ocurrió desde el cultivo de las primeras vides domesticadas inicialmente importadas y de las que posiblemente se domesticaron secundariamente en la Península Ibérica, hasta las variedades que se cultivan en la actualidad?
Desgraciadamente, no hay descripciones suficientemente claras en los registros que han llegado hasta nosotros que permitan la identificación de las variedades de vid cultivadas en los diferentes periodos. Algunas variedades como las Moscateles se extendieron por toda la región mediterránea desde los tiempos de la Grecia y Roma Clásica y podrían haber sido introducidas en la Península Ibérica hace más de mil años.
De hecho, estas variedades se pueden reconocer entre las uvas descritas por el agrónomo andaluz del siglo XII Ahmad Ibn al‑awwam al‑Ishbili (Abu Zacaria) en el Kitab al Fila, o Libro de Agricultura (Abu Zacaria 1988), un importante texto medieval, en el que se describen las variedades de vid de su tiempo (Milla Tapia et al., 2007). Aun así, las primeras descripciones ampelográficas que permiten identificar algunas de las variedades ibéricas actuales pertenecen ya a Alonso de Herrera en el siglo XVI (de Herrera, 1988) (Milla Tapia et al., 2007).
El estudio de las relaciones de parentesco entre las variedades de vid mediante el uso de marcadores moleculares de tipo microsatélites se inició en 1997 con el descubrimiento de que Cabernet Sauvignon es un híbrido espontáneo de Cabernet Franc y Sauvignon Blanc (Bowers and Meredith, 1997). Este estudio abrió el camino para análisis similares en diferentes regiones vitivinícolas que mostraron que muchas variedades genéticamente relacionadas dentro de la misma zona geográfica son en realidad parientes próximos (Sefc et al., 2000). Esta situación se ha puesto de manifiesto para muchas variedades francesas (Bowers et al., 1989; Boursiquot et al., 2009; This et al., 2006), italianas (Vouillamoz et al., 2007, Crespan et al., 2008; Cipriano et al., 2010) o centroeuropeas (Sefc et al., 1998; Vouillamoz et al., 2003).
Una situación similar también la detectan los primeros análisis de parentesco realizados hasta el momento entre variedades de la Península Ibérica. En este sentido, las variedades portuguesas Malvasía de Colares, Mantheudo y Mureto serían híbridos espontáneos de la variedad de origen árabe Gibi y de la variedad portuguesa Amaral, mientras que las variedades portuguesas Arinto do Dão y Codega descenderían del cruzamiento espontáneo entre la variedad portuguesa Alfrocheiro y la española Jaen Blanco (Lacombe et al., 2007). Además, la variedad española Subirat Parent (sinónima de Alarije) sería un híbrido de Gibi y de la variedad española Tortozón (sinónima de Planta Nova) (Lacombe, 2007).
La variedad Gibi comparte un alelo por locus con otra variedad española, Pedro Ximénez, y muy probablemente esté también relacionada con otras variedades de la península (Vargas et al., 2007). De hecho, los análisis genotípicos de microsatélites nucleares en variedades Ibéricas y Magrebíes señalan la existencia de muchas posibles relaciones padre‑hijo entre variedades que comparten al menos un alelo por locus analizado (Santana et al., 2010; Zinelabidine et al., 2010). A mayor escala, el genotipado de una colección de 583 variedades de vid europeas con 9000 SNP ha mostrado que hasta el 75% de los genotipos analizados muestran una relación padre‑hijo con otro genotipo de la colección, sugiriendo que la mayoría de las variedades actuales de vid son híbridos derivados del cruzamiento entre otras variedades.
Puesto que las hibridaciones de la vid dirigidas por los mejoradores no se realizaron hasta el siglo XIX y muchas de las variedades mencionadas se conocen desde hace varios siglos, cabe suponer que en la mayor parte de los casos se trata de híbridos espontáneos que han llegado a cultivarse como consecuencia bien del uso de semillas para la reproducción de la vid o bien de la gestión descuidada de los viñedos, que permitía que plantas híbridas entraran en producción en los campos de cultivo. Curiosamente, no se suelen detectar variedades derivadas de la autofecundación de una variedad, lo que muestra la existencia de cierto proceso de selección que ha eliminado las plantas con escaso vigor y menor valor productivo debido a la depresión por consanguinidad que se observa en la vid.
Desde finales del siglo XIX hasta nuestros días se han generado también nuevas variedades de vid mediante cruzamientos dirigidos que se han incorporado en el germoplasma ibérico. Este es el caso de algunas variedades tintoreras, desarrolladas por Henri Bouschet, y cultivadas ahora en España y Portugal con sus nombres originales o incluso con nuevos sinónimos (Cabezas et al., 2003).
Un caso bien documentado sobre la aparición de nuevos híbridos espontáneos en un marco de tiempo determinado corresponde al origen de las llamadas variedades criollas en la viticultura americana, que también está relacionado con la Península Ibérica. Este caso ejemplifica lo que posiblemente ocurrió con las variedades introducidas inicialmente o domesticadas en la Península Ibérica. En América, las primeras variedades de Vitis vinifera fueron introducidas a principios del siglo XVI en México y Perú por frailes jesuitas y franciscanos debido a los problemas encontrados en la conservación del vino (Hidalgo, 2002).
Estas variedades se cultivaron en las primeras misiones y se fueron extendiendo conforme se establecieron nuevas misiones, adoptando diferentes nombres en las diferentes regiones. Recientemente, el análisis de los genotipos de variedades de vid antiguas todavía cultivadas en América del Norte y del Sur revelaron que los genotipos que se expandieron inicialmente en la viticultura tradicional americana fueron principalmente tres, que posiblemente eran ampliamente cultivados en el siglo XVI en la Península Ibérica. Estos corresponden a Moscatel de Alejandría, Listán Prieto y Mollar Cano, que se expandieron con distintos nombres. La más extendida fue Listán Prieto, una variedad tinta de vinificación, que se conoce con los nombres de País, Uva Negra Vino, y Viña Negra en Chile, Criolla Chica en Argentina, Rosa del Perú y Negra Corriente en Perú, Misión en México, y Mission en California.
Además, en los quinientos años transcurridos desde su primera introducción, han dado lugar a una primera generación de variedades criollas por hibridación espontánea. Así, por ejemplo, la hibridación entre Listán Prieto y Moscatel de Alejandría ha producido variedades típicamente criollas como Torrontés Riojano, Torrontés Sanjuanino, Torontel, Cereza, Moscatel Amarillo, Criolla Grande, Criolla Mediana, o Huasquina Pisquera (Agüero et al., 2003; This et al., 2006; Milla‑Tapia et al., 2007).
Conclusiones
Considerando que la viticultura se inició en la Península Ibérica hace entre 2000 y 3000 años, los resultados de los estudios preliminares que utilizan marcadores moleculares nucleares y cloroplásticos apoyan un origen mixto de las variedades ibéricas a partir del germoplasma importado inicialmente de origen oriental, que es portador de clorotipos C o D, y del uso de genotipos locales de clorotipo A domesticados secundariamente.
Puesto que el cloroplasto se hereda por vía materna, la domesticación es la única forma en la que un cloroplasto de tipo A puede transmitirse a los materiales cultivados, bien sea mediante esquejes o mediante semillas procedentes de plantas de las poblaciones occidentales de Vitis vinifera ssp. sylvestris. Estos sucesos de domesticación secundarios que tuvieron lugar en el lado Occidental de la cuenca mediterránea pueden tener su origen en la influencia de la difusión de la cultura del vino desde oriente, pero también derivan del conocimiento previo y del uso de las poblaciones locales de V. vinifera ssp. sylvestris por los habitantes de la Península Ibérica.
Varios ciclos de polinización espontánea de plantas localmente domesticadas (clorotipo A) con polen de variedades importadas y la selección de híbridos con fenotipos orientales (racimos y uvas más grandes) habrían permitido generar variedades de clorotipo A que muestran características genotípicas y fenotípicas más próximas a las variedades orientales.
El resultado del análisis de los genotipos de uva con 9000 SNP apoya la existencia de estas introgresiones de material genético desde las poblaciones de V.v. sylvestris a las variedades cultivadas en Europa Occidental (Myles et al., 2011) y está de acuerdo con los resultados de los análisis de distribución de clorotipos. La hibridación espontánea entre las variedades de vid ha sido posiblemente un hecho recurrente que ha generado híbridos que han llegado hasta nuestros días como las variedades actuales. Considerando las escalas de tiempo observadas en el origen de las variedades criollas (una generación en 500 años), se podría especular que en los 2000‑3000 años de viticultura ibérica únicamente se hayan producido entre 5‑10 generaciones sexuales hasta dar lugar a las variedades actuales.
En cualquier caso, no parece probable esperar que las variedades domesticadas originalmente o las variedades importadas de oriente y diseminadas en la Edad de Bronce se hayan mantenido hasta nuestros días, puesto que sus características han sido seguramente mejoradas por los híbridos espontáneos generados a lo largo de la historia de la viticultura
El clorotipo A es el más frecuente en las poblaciones naturales actuales de Vitis vinifera ssp. sylvestris de la Península Ibérica (90%) y del Magreb, y en Europa se detecta hasta en los Balcanes. El clorotipo D es muy frecuente (casi 50%) en Oriente Próximo y Asia, mientras que en Europa se extiende hasta la Península Itálica. El clorotipo B se encuentra con baja frecuencia en toda el área de distribución de la especie. Finalmente, el clorotipo C es tan frecuente como el clorotipo D en Oriente Próximo y Asia, pero en Europa su presencia en poblaciones naturales solo se detecta en los Balcanes. Este clorotipo es muy frecuente en variedades de uva de mesa y en variedades francesas de vinificación que derivan de cruzamientos espontáneos con la variedad Gouais (clorotipo C) como parental materno.