Genetic structure of the four wild tomato species in the Solanum peruvianum s.l. species complex

The most diverse wild tomato species Solanum peruvianum sensu lato (s.l.) has been reclassified into four separate species: Solanum peruvianum sensu stricto (s.s.), Solanum corneliomuelleri, Solanum huaylasense, and Solanum arcanum. However, reproductive barriers among the species are incomplete and this can lead to discrepancies regarding genetic identity of germplasm. We used genotyping by sequencing (GBS) of S. peruvianum s.l., Solanum neorickii, and Solanum chmielewskii to develop tens of thousands of mapped single nucleotide polymorphisms (SNPs) to analyze genetic relationships within and among species. The data set was condensed to 14 043 SNPs with no missing data across 46 sampled plants. Origins of accessions were mapped using geographical information systems (GIS). Isolation by distance, pairwise genetic distances, and number of clusters were estimated using population genetics approaches. Isolation by distance was strongly supported, especially between inter- specific pairs. Eriopersicon (S. peruvianum s.s., S. corneliomuelleri, S. huaylasense) and Arcanum (S. arcanum, S. neorickii, S. chmielewskii) species groups were genetically distinct, except for S. huaylasense which showed 50% membership proportions in each group. Solanum peruvianum and S. corneliomuelleri were not significantly differentiated from each other. Many thousands of SNP markers were identified that could potentially be used to distinguish pairs of species, including S. peruvianum versus S. corneliomuelleri ,i f they are verified on larger numbers of samples. Diagnostic markers will be valuable for delimiting morphologically similar and interfertile species in germplasm management. Approximately 12% of the SNPs rejected a genome-wide test of selective neu- trality based on differentiation among species of S. peruvianum s.l. These are candidates for more comprehensive studies of microevolutionary processes within this species complex. Resume : La plus diverse des especes sauvages de tomate Solanum peruvianum sensu lato (s.l.) a ete reclassifiee en quatre especes distinctes : Solanum peruvianum sensu stricto (s.s.), Solanum corneliomuelleri, Solanum huaylasense et Solanum arcanum. Cependant, les barrieres reproductives entre ces especes sont incompletes et cela peut entrainer des discordances dans l'identification des ressources genetiques. Les auteurs ont employe le genotypage par sequencage (GBS) chez le S. peruvianum s.l., le Solanum neorickii et le Solanum chmielewskii pour identifier des dizaines de milliers de marqueurs SNP (polymorphisme mononucleotidique) et permettre l'analyse des relations genetiques au sein de ces especes. Le jeu de donnees a ete reduit a ` 14 043 SNP sans donnees manquantes parmi les 46 plantes analysees. Les origines des accessions ont ete determinees au moyen de systemes d'information geographique (GIS). L'isolement geographique, la distance genetique et le nombre de groupes ont ete estimes en utilisant des approches de la genetique des populations. L'isolement geographique a ete fortement supporte, particulierement entre les paires d'especes. Les groupes d'especes Eriopersicon (S. peruvianum s.s., S. corneliomuelleri et S. huaylasense) et Arcanum (S. arcanum, S. neorickii et S. chmielewski) etaient genetiquement distincts al'exception du S. huaylasense qui presentait une appartenance egale aux deux groupes. Les especes S. peruvianum et S. corneliomuelleri n'etaient pas significativement differenties l'un de l'autre. Plusieurs milliers de marqueurs SNP ont ete identifies qui pourraient potentiellement distinguer des paires d'especes, y compris S. peruvianum et S. corneliomuelleri, s'ils etaient valides sur un grand nombre d'echantillons. Des marqueurs diagnostiques seraient utiles en gestion des ressources genetiques pour circonscrire des especes qui sont interfertiles et semblables sur le plan morphologique. A l'echelle du genome entier, environ 12 % des marqueurs SNP ont ete rejetes sur la base d'un test de neutralite base sur la differentiation au sein des especes de S. peruvianum s.l. Ceux-ci pourront servir pour des etudes plus detaillees des processus de microevolution au sein de ce complexe d'especes. (Traduit par la Redaction)