Генетическое разнообразие и популяционная структура гермоплазмы какао (Theobroma cacao L.) из Сьерра-Леоне и Того на основе генотипирования KASP- SNP
Genetic diversity and population structure of cacao (Theobroma cacao L.) germplasm from Sierra Leone and Togo based on KASP- SNP genotyping
Ranjana Bhattacharjee, M. M. Luseni, Komivi Exonam Ametefe, Paterne A. Agre, P. Lava Kumar, Laura J. Grenville‐Briggs
Аннотация (перевод)
Аннотация Введение Какао ( Theobroma cacao L.) — тропический древесный вид, принадлежащий к семейству Malvaceae и происходящий из равнинных дождевых лесов Амазонки. Это один из основных сельскохозяйственных товаров, вносящих вклад в ВВП (валовой внутренний продукт) стран Западной Африки, на долю которых приходится около 70% мирового производства. Методология Выборка из 376 образцов гермоплазмы какао ( Theobroma cacao L.) (235 из Сьерра-Леоне и 141 из Того), собранных из различных семенных садов и фермерских полей в производящих какао штатах/регионах этих стран, была сформирована для исследований генетического разнообразия и популяционной структуры с использованием маркеров однонуклеотидного полиморфизма (SNP). 376 образцов какао были генотипированы с использованием 20 высокоинформативных и воспроизводимых маркеров KASP-SNPs. Генетическое разнообразие среди различных образцов оценивалось с использованием трех взаимодополняющих методов кластеризации, включая популяционную структуру на основе моделей, дискриминантный анализ главных компонент (DAPC) и филогенетические деревья. Дополнительно был проведен сетевой анализ для понимания генетических взаимосвязей между образцами какао из Сьерра-Леоне и Того. Анализ молекулярной дисперсии (AMOVA) был проведен для оценки генетической дифференциации между группами и внутри них. Результаты STRUCTURE и DAPC продемонстрировали определенную согласованность в распределении образцов по субпопуляциям или группам, хотя в группировке на основе этих двух методов были выявлены некоторые расхождения. Иерархический кластерный анализ сгруппировал все особи в две основные группы и выявил несколько субкластеров. AMOVA выявил высокое генетическое разнообразие (86%) внутри образцов. В обеих странах была выявлена высокая доля ошибочной маркировки/дублирования названий генотипов, что может быть связано с ошибками в источниках интродукции, ошибками маркировки и утерей этикеток. Заключение Данное исследование демонстрирует использование KASP-SNPs для фингерпринтинга, что может помочь выявить неправильно маркированные образцы и предоставить убедительные доказательства для повышения точности и эффективности управления гермоплазмой какао, а также распределения правильного материала среди фермеров.
Оригинальная аннотация
Abstract Background Cacao ( Theobroma cacao L.) is a tropical tree species belonging to Malvaceae family and originated in the lowland rainforests of the Amazon. It is one of the major agricultural commodities contributing towards the GDP (gross domestic product) of West African countries contributing about 70% of world's production. Methodology A sample of 376 cacao ( Theobroma cacao L.) germplasm accessions (235 from Sierra Leone and 141 from Togo) collected from different seed gardens and farmers' fields across the cacao producing states/regions of these countries were assembled for genetic diversity and population structure studies using single nucleotide polymorphism (SNP) markers. The 376 cacao accessions were genotyped using 20 highly informative and reproducible KASP-SNPs markers. The genetic diversity among different accessions was assessed using three complementary clustering methods including the model-based population structure, discriminant analysis of principal components (DAPC), and phylogenetic trees. A network analysis was further carried out to understand the genetic relationships among cacao accessions from Sierra Leone and Togo. Analysis of molecular variance (AMOVA) was carried out to estimate the genetic differentiation among and within groups. Results The STRUCTURE and DAPC exhibited some consistency in the allocation of accessions in subpopulations or groups, although some discrepancy was identified in the grouping based on these two methods. Hierarchical clustering analysis grouped all the individuals into two major groups and represented several sub-clusters. AMOVA revealed high genetic diversity (86%) within accessions. A high rate of mislabeling/duplicate genotype names was revealed in both countries, which may be attributed to errors from the sources of introduction, labeling errors, and lost labels. Conclusion This study demonstrates the use of KASP-SNPs for fingerprinting that can help identify mislabeled accessions and provide strong evidence for improving the accuracy and efficiency in cacao germplasm management as well as distribution of correct materials to farmers.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/42e062cc-4466-4d8f-aadd-12512bab206e
DOI: 10.60692/2p7t4-dc920