Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Magíster en Bioquímica área de Especialización en Toxicología y Diagnóstico Molecular y Memoria para optar al Título de Bioquímico / El poblamiento de la Polinesia corresponde al último proceso de colonización humana del planeta en tierras inhabitadas. Éste es un tema de gran interés debido a que aún existen interrogantes, como por ejemplo: ¿Hubo uno o más eventos colonizadores? y ¿Cuáles fueron las rutas seguidas por los viajeros? Las primeras investigaciones fueron abordadas mediante técnicas arqueológicas y lingüísticas, siendo posteriormente complementadas con el uso de marcadores moleculares. Muchos estudios de poblamiento humano mediante marcadores moleculares están orientados al estudio del ADN humano de poblaciones actuales, sin embargo, en Polinesia las poblaciones fueron severamente diezmadas producto del contacto europeo y los habitantes actuales no necesariamente son representativos de las poblaciones originales. Por esta razón se han buscado alternativas al análisis de muestras humanas, como es el estudio de especies comensales asociadas al hombre. Entre estas especies se encuentra Broussonetia papyrifera, una especie vegetal nativa de Asia, que fue introducida en la Polinesia por los grupos colonizadores dada su importancia como materia prima para la fabricación de textiles. En base a estos antecedentes, se plantea la siguiente hipótesis: “El estudio de polimorfismos genéticos mediante marcadores moleculares de sexo y SSR en individuos de Broussonetia papyrifera provenientes de Asia y distintas islas del Pacífico, permite identificar el sexo de los individuos, así como también identificar poblaciones genéticamente diferentes, que proporcionen información para dilucidar rutas de dispersión por acción antrópica para la comprensión del proceso de colonización de Oceanía Remota”. Los análisis con marcadores moleculares se realizaron con el material genético de un banco de ADN genómico, el cual fue construido durante el desarrollo de esta tesis. Este banco genómico se desarrolló a partir de muestras foliares contemporáneas de 191 individuos diferentes de B. papyrifera, provenientes de 3 países de Asia y 9 islas o grupos de islas, comprendiendo numerosas localidades de Polinesia. Los análisis de la identificación del sexo de las muestras del banco genómico, se realizaron tras la implementación de un método de análisis para la caracterización del sexo de los individuos de B. papyrifera. El diseño de este método incluyó un marcador SCAR desarrollado en esta tesis, el cual identifica a individuos de sexo masculino. Los análisis de identificación de sexo mostraron la presencia exclusiva de individuos femeninos en la totalidad de las localidades de la Polinesia, excepto en Hawái, donde se observó la presencia de individuos de ambos sexos, en una proporción similar a la observada en las localidades asiáticas analizadas. Estos resultados sugieren una historia de colonización o dispersión diferente y más compleja para Hawái, que de las demás localidades analizadas de la Polinesia. La genotipificación de los individuos de Polinesia se realizó con marcadores de microsatélites específicos para B. papyrifera, la mayoría desarrollados en el marco de este trabajo. Se seleccionó una batería de 14 marcadores SSR que se aplicó a los individuos de Asia y Polinesia. En Asia se encontró gran diversidad genética (96,6%), en cambio hay una baja diversidad genética (20,5%) entre las muestras polinésicas analizadas. A pesar de encontrar una diversidad genética reducida, se logró identificar poblaciones diferentes al interior de la Polinesia, demostrando la validez de la hipótesis de este estudio. El análisis de las poblaciones identificadas mediante la genotipificación sirvió para establecer relaciones entre éstas, las cuales permitieron inferir probables rutas de dispersión y poblamiento. Se identificó a la población de Taiwán como posible ancestro de las poblaciones polinésicas, lo cual es concordante con datos de la literatura. Se encontró que las poblaciones provenientes de Polinesia occidental se diferencian de las de Polinesia oriental. Además los individuos de B. papyrifera masculinos encontrados en Hawái presentan una gran distancia genética con las restantes poblaciones polinésicas, sugiriendo un segundo proceso de colonización, sin descartar migraciones en periodos históricos. En resumen, se identificó diversidad genética en poblaciones de B. papyrifera actuales, procedentes de las islas de la Polinesia, validando el uso de los marcadores moleculares propuestos. Aún más importante, es que esta investigación reafirma la utilización de B. papyrifera como un buen modelo comensal para el estudio del poblamiento humano de la Polinesia / The settlement of Polynesia was the last process of human colonization of unhabited lands. This is a topic of great interest as there are still questions such as: Were there one or more colonization events? and What were the routes taken by early settlers? Research in this area was initially addressed by archaeological and linguistic techniques, and later supplemented by the use of molecular markers. At first, molecular marker analyses were oriented towards the study of contemporary human populations. However, due to European contact, populations were severely depleted and the current inhabitants are not necessarily representative of the original populations. For this reason, alternatives to the analysis of human samples, as is the study of commensal species associated with man, have been used. Among these species is Broussonetia papyrifera, a native plant from Asia that was introduced into Polynesia by the early colonizing groups, as a raw material for the manufacture of textiles. Based on this context, the following hypothesis is proposed: "The study of genetic polymorphisms using molecular markers of gender and SSR in individuals of Broussonetia papyrifera from Asia and various Pacific islands identifies the sex of individuals and genetically distinct populations, and provides information to propose possible dispersal routes by human action for understanding the process of colonization of Remote Oceania". The molecular marker analyses were performed with the genetic material of a genomic DNA bank, which was built during this thesis. This genomic DNA bank was developed from contemporary leaf samples of 191 individuals of B. papyrifera, from three Asian countries and nine islands or island groups in Polynesia. Analyses of sex identification were conducted after the implementation of an accurate method for determining the sex of B. papyrifera individuals. The design included a SCAR marker developed in this thesis, which identifies male individuals. Results of sex identification showed the exclusive presence of female individuals in all localities in Polynesia, except in Hawaii, where the presence of individuals of both sexes were observed in a similar proportions, as observed in the Asian locations analyzed in this work. These results suggest a different and more complex dispersal history for B. papyrifera in Hawaii, compared to all other Polynesian locations analyzed. B. papyrifera microsatellite markers were developed within the scope of this project, and were used in conjunction with other specific SSR markers. Genotyping was performed with a set of 14 SSR markers of samples from the Asian and Polynesian regions. Asian samples exhibited high genetic diversity (96,6%), while low genetic diversity (20,5%) was detected among the Polynesian samples. Nonetheless, different populations within Polynesia were identified, providing positive evidence for the hypothesis of this study. Relationships derived from the genotyping analysis of the identified populations, allowed inferring possible dispersal routes of during human settlement. We identified the population of Taiwan as a possible ancestor of the Polynesian samples, which is consistent with the literature. We found that populations from western Polynesia differ from those of Eastern Polynesia. Furthermore, the male individuals of B. papyrifera found in Hawaii are genetically distant from the other Polynesian populations, suggesting a second process of colonization or migration, which may have occurred even during historical periods. To summarize, genetic diversity was identified in contemporary B. papyrifera populations from the islands of Polynesia, validating the use of the proposed molecular markers. Even more importantly, this research strengthens the use of B. papyrifera as a commensal model for the study of human settlement of Polynesia / Proyecto FONDECYT 1120175

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Magíster en Bioquímica, área de especialización en Toxicología y Diagnóstico Molecular y Memoria para optar al Título de Bioquímico / Las colecciones de museos son una fuente preciada de información acerca del pasado. En particular las colecciones de plantas y animales, como también los objetos etnográficos de origen biológico se han sometidos recientemente a análisis genéticos, permitiendo la reconstrucción directa de ciertos aspectos del pasado. A diferencia del análisis genético de muestras contemporáneas que sólo permiten proponer una hipótesis acerca del pasado, los análisis de muestras antiguas permiten acceder a información sin el sesgo o alteraciones provocados por eventos históricos posteriores. Los estudios de ADN antiguo (ADNa) han permitido reconstruir las rutas de migración de los primeros grupos humanos que salieron de África. El último gran movimiento migratorio humano hacia zonas inhabitadas del planeta, que culminó con el poblamiento de las islas de Oceanía Remota, finalizó hace tan solo alrededor de mil años, cuando el hombre colonizó las islas de Hawái, Rapa Nui y Nueva Zelanda. Este proceso fue complejo, y no hay consenso de las rutas seguidas por los navegantes prepolinésicos. La reconstrucción de las rutas de los humanos para llegar a las remotas islas del Océano Pacífico, se ha abordado mediante diversas estrategias. Una de ellas es el “enfoque comensal”, que consiste en el estudio genético de especies animales y vegetales estrechamente asociadas al hombre y que fueron transportadas intencionalmente hasta las islas de Oceanía Remota. El estudio de estas especies permite dilucidar posibles rutas migratorias, complementando información arqueológica y lingüística existente. Entre las especies vegetales transportadas hacia el Pacífico se encuentra la morera de papel (Broussonetia papyrifera), especie dioica proveniente de Taiwan y el sur y este de Asia continental. Esta especie fue introducida al Pacífico por su gran valor cultural como fuente de fibra para la elaboración de textiles, conocidos como tela de corteza (“bark-cloth”) o “tapa”. Los textiles de corteza, al ser un símbolo de riqueza y poder, se conservaban en las familias por mucho tiempo, por lo que podrían entregar información genética de individuos de B. papyrifera presentes en Oceanía de tiempos incluso anteriores a los primeros contactos con los europeos, y anteriores a la toma de las primeras muestras para herbarios. Además, fueron materiales etnográficos de interés para los europeos que los colectaron o recibieron como regalos, por lo que actualmente se encuentran en diversas colecciones del mundo. La pregunta fundamental de investigación que guió este trabajo fue la siguiente: ¿Es posible obtener ADN a partir de tapa antigua y caracterizarlo mediante marcadores moleculares? Las hipótesis de esta tesis son: 1.- Es posible extraer y caracterizar ADN de textiles etnográficos (tapa) antiguos mediante la región ITS-1 para identificar la especie vegetal utilizada como fuente de fibra y 2.- Es posible caracterizar ADN de B. papyrifera aislado a partir de textiles etnográficos antiguos (tapa) mediante un marcador de sexo y marcadores de microsatélites, para aportar a la comprensión general de la dispersión antrópica de esta especie en Oceanía Remota. El objetivo general de este trabajo fue aislar y caracterizar ADN de muestras de textiles etnográficos (tapa) antiguos mediante marcadores moleculares y comparar las características genéticas de los textiles elaborados a partir de B. papyrifera con los datos de muestras contemporáneas y de herbario con el fin de aportar a la comprensión general de la dispersión antrópica de esta especie en Oceanía Remota. A partir de 17 muestras de textiles antiguos provenientes de distintas islas de Oceanía, se extrajo exitosamente ADN antiguo de todas las muestras, no observándose una correlación entre la antigüedad de la pieza de tapa y la cantidad de ADN obtenido. Mediante el estudio del marcador molecular ITS-1 se determinó la especie vegetal de origen de cada pieza textil, identificándose 13 de las 17 piezas como elaboradas a partir de B. papyrifera. Además, se detectaron sitios polimórficos en la región ITS-1. Para caracterizar las piezas elaboradas a partir de B. papyrifera, se utilizó un marcador de sexo, que permitió tipificar una pieza textil como proveniente de una planta femenina. Además, el análisis mediante 10 marcadores de SSR indicó la presencia de 41 alelos detectados anteriormente en muestras contemporáneas y de herbario de B. payrifera. Interesantemente, se encontraron 74 nuevos alelos no observados anteriormente en material de herbario, ni contemporáneo de B. papyrifera, sugiriendo que en el pasado existió una mayor diversidad genética en individuos de B. papyrifera en Oceanía Remota. El estudio de 51muestras de herbario provenientes de las mismas islas o de islas cercanas de las cuales provenían las muestras de tapa antigua analizadas en esta tesis, contribuyó a la comparación de resultados. Se registraron además 9 alelos y 10 genotipos nuevos en muestras de herbario, no observados anteriormente en material contemporáneo ni en otras muestras de herbario de B. papyrifera. Los resultados de esta tesis confirman que es posible extraer y caracterizar ADNa proveniente de piezas textiles antiguas, siendo éste el primer reporte hasta la fecha, de la extracción y análisis de ADN a partir de muestras etnográficas y arqueológicas de textiles de origen vegetal / Museum collections are a prized source of information about the past. In particular, collections of plants and animals, as well as ethnographic objects of biological origin have recently undergone genetic analysis, allowing the direct reconstruction of certain aspects of the past. Unlike the genetic analysis of contemporary samples that only allow to propose a hypothesis about the past, the analyses of old samples allow access to information without the bias or alterations provoked by later historical events. Ancient DNA studies have allowed reconstructing the migration routes of the first human groups that left Africa. The last great human migratory movement to uninhabited areas of the planet, culminating in the settlement of the islands of Remote Oceania, ended only about a thousand years ago, when humans colonized the islands of Hawaii, Rapa Nui and New Zealand. This process was complex, and there is no consensus on the routes followed by pre-polynesian navigators. The reconstruction of human routes to reach the remote islands of the Pacific Ocean has been approached through various strategies. One of these is the "commensal approach," which consists of the genetic study of animal and plant species closely associated with humans and that were intentionally transported to the islands of Remote Oceania. The study of these species allows to suggest migratory routes taken by these species and the people that transported them, complementing existing archaeological and linguistic information. Among the plant species transported into the Pacific is paper mulberry (Broussonetia papyrifera), a species native to South and continental Asia, as well as Taiwan. This multifunctional dioecious tree species was introduced to the Pacific because of its great cultural value as a source of fiber for the production of textiles, known as bark-cloth or tapa. Bark cloth textiles, being a symbol of wealth and power, were kept in families for a long time, and therefore can provide genetic information on the genetic diversity of the B. papyrifera poplation used to manufacture these textiles. These samples may even provide information on paper mulberry in Oceania that precedes even the first contacts with Europeans. Barkcloth may also provide a window to the past on times prior to the taking of the first herbarium samples by European explorers. Bark cloth was of interest to Europeans who collected or received them as gifts, and later these became part of various museum collections around the world / FONDECYT 1120175

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Fruticultura / En Chile, los guindos han sido utilizados principalmente como portainjerto para cerezos por los pequeños y medianos productores de la Región del Biobío. La propagación de esta especie se ha realizado ya sea mediante estacas o semillas, con escaso control para luego ser utilizados en la implementación de huertos presentando inconvenientes al momento de expresar las características esperadas. Debido a la escasa información sobre el germoplasma existente una caracterización de éste contribuiría a la organización inicial del material. Se utilizaron marcadores del tipo microsatélites (SSRs) con el fin de determinar la diversidad genética de 19 accesiones de guindos recolectados en diversos lugares de la Región del Biobío. Se incluyeron también una accesión proveniente de Mulchén, dos guindos genéticamente conocidos (‘St. Morello’ y ‘Montmorency’), un híbrido (‘Gisela 5’) y dos cerezos (‘Canindex’ y ‘Compact Stella’) como control. Se realizó una breve descripción morfológica de las hojas de 17 accesiones de guindos presentando diferencias entre ellos. Para el análisis mediante microsatélites fueron utilizados 15 partidores, desarrollados en duraznos, cerezos y guindos, los cuales demostraron ser útiles en la amplificación dentro del género. Los microsatélites no presentaron polimorfismo dentro de las accesiones recolectadas en la Región del Biobío, por lo tanto, el árbol de diversidad genética agrupó a las 19 accesiones, más la accesión de Mulchén en una rama, indicando que no existen diferencias entre ellos. / Microsatellite markers (SSRs) were used to determine the genetic diversity of 19 samples of sour cherries collected in different places in Region of Biobío. One sample from Mulchén, two sweet cherries, two genetically known sour cherries (‘St. Morello’ and ‘Montmorency’), a hybrid (‘Gisela 5’) and two sweet cherries (‘Canindex’ and ‘Compact Stella’) as a control were also included. A brief morphological description of the leaves of 17 samples of sour cherries showing differences between them was given. For the molecular analysis, 15 microsatellite primers developed in peach, sweet cherry and sour cherry were used, which proved useful in the amplification within the genus. The microsatellites did not show polymorphism within accessions collected from the Region of Biobío, therefore the genetic diversity tree grouped the 19 accessions and the Mulchén sample more on a branch, indicating that there are no differences between them.