Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá sự đa dạng di truyền của các mẫu cacao, Theobroma cacao L. trong bộ sưu tập ở Tây Phi sử dụng dấu hiệu chuỗi lặp đơn giản
Tóm tắt
Kiến thức về ngân hàng gen và sự đa dạng di truyền trên đồng ruộng, đặc biệt là ở các loài cây trồng được đưa vào, là rất quan trọng cho việc quản lý và sử dụng các nguồn tài nguyên di truyền hiện có. Các dấu hiệu microsatellite đã được sử dụng để xác định sự đa dạng di truyền trong 574 mẫu cacao, Theobroma cacao L., đại diện cho tám nhóm bao gồm các quần thể bố mẹ ở Tây Phi, ngân hàng gen và các quần thể nông dân ở Nigeria. Từ 12 dấu hiệu microsatellite đã sử dụng, tổng cộng 144 alen đã được phát hiện với độ phong phú alen trung bình là 4.39 alen/locus. Sự đa dạng di truyền lớn nhất được tìm thấy ở quần thể bố mẹ Upper Amazon (Hn = 0.730), tiếp theo là Posnette’s Introduction 1944 (Hn = 0.704), và thấp nhất là quần thể bố mẹ Local (Hn = 0.471). Đa dạng gen đáng kể cao ở các quần thể nông dân (Hn = 0.563–0.624); tuy nhiên, số lượng alen hiệu quả thấp hơn so với quần thể Posnette của ngân hàng gen. Các ước lượng chỉ số cố định cho thấy sự thiếu hụt heterozygote ở quần thể bố mẹ Upper Amazon và Local (Fis = 0.209 và 0.160, tương ứng), và thừa heterozygote ở quần thể bố mẹ Trinitario (Fis = −0.341). Sự hiện diện của sự giao phối cận huyết ở các quần thể bố mẹ Local và cấu trúc phụ (hiệu ứng Wahlund) ở Upper Amazon đã được gợi ý cho sự thiếu hụt heterozygote quan sát được. Sự phân hóa di truyền không có ý nghĩa giữa các quần thể của ngân hàng gen và của nông dân đã chỉ ra ảnh hưởng đáng kể của các chương trình chọn giống quốc gia đến các giống được trồng trong các vườn của nông dân. Từ nghiên cứu này, chúng tôi đã chỉ ra rằng sự đa dạng di truyền đáng kể hiện diện trong các bộ sưu tập cacao trên đồng ruộng và ngân hàng gen có thể được khai thác cho việc cải thiện cây trồng ở Tây Phi. Các gợi ý cho việc bảo tồn sự đa dạng di truyền trên đồng ruộng và các giống địa phương trong tương lai cũng được thảo luận thêm.
Từ khóa
#Đa dạng di truyền #cacao #Theobroma cacao L. #ngân hàng gen #hạt giống nông dân #Tây Phi #microsatellite #cải thiện cây trồng.Tài liệu tham khảo
Aikpokpodion PO (2007) Genetic diversity in Nigerian cacao, Theobroma cacao L. collections as revealed by phenotypic and simple sequence repeats marker. PhD Thesis submitted to the University of Ibadan, Nigeria. 147 pp
Aikpokpodion PO, Badaru K, Kolesnikova-Allen M, Ingelbrecht I, Adetimirin VO (2003) Farmer–researcher participatory on-farm selection of improved cocoa varieties: the Nigerian experience. In: INGENIC International Workshop on Cocoa Breeding for Improved Production Systems held 19–21 October 2003, Accra, Ghana. pp. 183–188
Atanda OA (1975) Assessment of WACRI Series I and II varieties of cocoa in Nigeria. 2. Pod value, butter fat content and flavour assessment. Ghana J Agric Sc 8:3–10
Atanda OA (1977) The Third Nigerian Cocoa breeding Programme: A progress report. In: 5th International Cocoa Research Conference, Ibadan in 1975. pp 85–90
Atanda OA, Jacobs VJ (1974) Assessment of WACRI Series I and II varieties of cocoa in Nigeria. 1. Establishment and yield. Ghana J Agric Sc 7:215–220
Bartley BGD (2005) The genetic diversity of cacao and its utilization. CABI, Wallingford, p 341
Belkhir K, Borsa P, Chikhi L, Raufaste N, Bonhomme F (2001) GENETIX 4.02, logiciel sous Windows TM pour la génétique des populations, Laboratoire Génome, Populations, Interactions: CNRS UMR. 5,000, Université de Montpellier II, Montpellier, France
Besse J (1975) La selection generative du cacaoyer en Cote d’Ivoire: bilan et orientation des recherches en 1975. 5th International Cocoa Research Conference, Ibadan Nigeria, 1–9 September. pp. 95–103
Bhattacharjee R, Aikpokpodion P, Kolesnikova-Allen M, Badaru K, Schnell R (2004a) West African Cocoa: a pilot study on DNA fingerprinting of the germplasm from the Cross River State of Nigeria. INGENIC Newsletter 9:15–20
Bhattacharjee R, Kolsnikova-Allen M, Aikpokpodion PO, Taiwo S, Ingelbrecht I (2004b) An improved semiautomated rapid method of extracting genomic DNA for molecular marker analysis in cocoa, Theobroma cacao L. Plant Mol Bio Report 22:435a–435h
Cheesman EE (1944) Notes on nomenclature, classification and possible relationships of cacao populations. Trop Agric 21:144–159
Cope FW (1976) The mechanism of pollen incompatibility in Theobroma cacao L. Heredity 17:157–182
Cryer NC, Fenn MGE, Turnbull CJ, Wilkinson MJ (2006) Allelic size standards and reference genotypes to unify international cocoa (Theobroma cacao L.) microsatellite data. Genet Res Crop Evol 53:1643–1652
Edwin J, Masters WA (2005) Genetic improvement and cocoa yields in Ghana. Expt Agric 41:491–503
Efron B (1982) The jackknife, the bootstrap and other resampling plans. NSF-CBMS Regional Conference Series in Applied Mathematics, Monograph 38. Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Philadelphia
Gilmour M (2000) A Report on BCCCA Cocoa Research Colloquium 1: “Germplasm Characterization using molecular tools”. In: Proceedings of the International Workshop on New Technologies and Cocoa Breeding held 16–17 October at Kinabalu, Sabah, Malaysia INGENIC 2001: 40–46
Glendinning DR, Edwards DF (1961) The development and production of the new W.A.C.R.I hybrid varieties. Report of the Cocoa Conference, London 1961, pp 137–140
Gottlieb LD (1975) Allelic diversity in outcrossing annual plant Stephanomeria exigua spp. carotifera (Compositae). Evolution 29:213–225
Goudet J (2001) FSTAT, a program to estimate and test gene diversities and fixation indices (version 2.9.3). Updated from Goudet (1995) Available from http://www.unilch/izea/softwares/fstat.html
Guiltinan MJ (2007) Cacao. Biotechnology in agriculture and forestry, vol. 60. In: Pua EC, Davey MR (eds) Transgenic crops V. Springer, Berlin
Holm S (1979) A simple sequentially rejective multiple test procedure. Scand J Stat 6:65–70
Hurlbert SH (1971) The nonconcept of species diversity: a critique and alternative parameters. Ecology 52:577–586
ICCO (International Cocoa Organization) (2006) Quarterly Bulletin Cocoa Statistics. Vol. XXXII. 2005/2006
Johnson E, Bekele F, Schnell RJ (2004) Field Guide to the ICS Clones of Trinidad. Technical Series/CATIE: No. 54. pp 32
Kalinowski ST (2004) Counting alleles with rarefaction: private alleles and hierarchical sampling designs. Conserv Genet 5:539–543
Kimura M, Crow JT (1964) The number of alleles that can be maintained in a finite population. Genetics 49:725–738
Knight R, Rogers HH (1955) Incompatibility in Theobroma cacao. Heredity 9:69–77
Lanaud C, Risterucci AM, Pieretti I, Falque M, Bouet A, Lagoda PJL (1999) Isolation and characterization of microsatellites in Theobroma cacao L. Mol Ecol 8:2141–2143
Laurent V, Risterucci AM, Lanaud C (1994) Genetic diversity in cacao revealed by cDNA probes. Theor Appl Genet 88:193–198
Law B, Bucleton JS, Triggs CM, Weir BS (2003) Effects of population structure and admixture on exact tests for association between loci. Genetics 164:381–387
Lerceteau E, Robert T, Petiard V, Crouzilat D (1997) Evaluation of the extent of genetic variability among Theobroma accessions using RAPD and RFLP markers. Theor Appl Genet 95:10–19
Lockwood G (1976) A comparison of the growth and yield during a 20-year period of Amelonado and Upper Amazon hybrid cocoa in Ghana. Euphytica 25:647–658
Lockwood G, Gyamfi MMO (1979) The CRIG cocoa germplasm collection with notes on codes used in the breeding programme at Tafo and elsewhere. Cocoa Research Institute, Ghana Technical Bulletin No. 10 Tafo
Lu H, Redus MA, Coburn JR, Rutger JN, McCouch SR, Tai TH (2005) Population structure and breeding patterns of 145 U.S. Rice cultivars based on SSR marker analysis. Crop Sci 45:66–76
Miller MP (1997) Tools for Population Genetic Analyses (TFPGA) version 1.3: a Windows program for the analysis of allozyme and molecular population genetic data©. Flagstaff Northern Arizona University, Flagstaff
Motamayor JC, Risterucci AM, Heath M, Lanaud C (2003) Cacao domestication II: progenitor germplasm of the Trinitario cacao cultivar. Heredity 91:322–330
Motamayor JC, Risterucci AM, Lopez PA, Ortiz CF, Moreno A, Lanaud C (2002) Cacao domestication I: the origin of the cacao cultivated by the Mayas. Heredity 89:380–386
N’Goran JAK, Lachenaud Ph, Bastide Ph (1992) Cocoa germplasm conservation initiatives in Cote d’Ivoire. In: Proceedings of the International Workshop on Conservation, Characterization and Utilization of Cacao Genetic Resources in the 21st Century. Cocoa Research Unit, Port of Spain, Trinidad 13–17 September 1992, pp 221–227
N’Goran JAK, Laurent V, Risterucci AM, Lanaud C (2000) The genetic structure of cocoa populations (Theobroma cacao L.) revealed by RFLP analysis. Euphytica 115:83–90
Nei M (1978) Estimation of average heterozygosity and genetic distance from small number of individuals. Genetics 89:583–590
Opeke LK (1969) Development of cacao industry in Nigeria. In: Proceedings of the 6th Conference of the Agricultural Society of Nigeria, pp. 1–5.
Posnette AF (1947) Virus diseases of cocoa in West Africa. 1. Cacao viruses 1A, 1B, 1C and 1D. Ann Appl Bio 34:388–402
Posnette AF, Todd JMA (1951) Virus diseases of cacao in West Africa. VIII. The search for virus resistant cacao. Ann Appl Bio 38:785–800
Pound FJ (1938) Cacao and witches’ broom disease of South America. Report on a visit to Ecuador, The Amazon Valley and Colombia. April 1937–April 1938, Department of Agriculture, Trinidad and Tobago, 58p.
Pound FJ (1943) Cacao and witches’ broom disease (Marasmus perniciosus). A report on a recent visit to the Amazon territory of Peru, September 1942–February, 1943. Dept. Agric. Trinidad and Tobago, 14p
Powell W, Morgante M, Andre C, Hanatey M, Vogel J, Tingey S, Rafalski A (1996) The comparison of RFLP, RAPD, AFLP and SSR (microsatellite) markers for germplasm analysis. Mol Breeding 2:225–238
Pugh T, Fouet O, Risterucci AM, Brottier P, Abouladze M, Deletrez C, Courtois B, Clement D, Larmande P, N’Goran JAK, Lanaud C (2004) A new cacao linkage map based on codominant markers: development and integration of 201 new microsatellite markers. Theor Appl Genet 108:1151–1161
Quenoille M (1956) Notes on bias in estimation. Biometrika 43:253–260
Ramsay L, Macaulay M, Degli Ivanissevich S, MacLean K, Cardle L, Fuller J, Edwards KJ, Tuvesson S, Morgante M, Massari A, Maestri E, Marmiroli N, Sjaskte T, Ganal M, Powell W, Waugh R (2000) A simple sequence repeat-based linkage map of barley. Genetics 156:1997–2005
Rice WR (1989) Analyzing tables of statistical tests. Evolution 43:223–225
Risterucci A-M, Eskes AB, Fargeas D, Motamayor J-C, Lanaud C (2000) Use of microsatellite markers for germplasm identity analysis in cocoa. In: Proceedings of the International Workshop on New Technologies and Cocoa Breeding held 16–17 October at Kinabalu, Sabah, Malaysia INGENIC 2001. pp 25–33
Sereno M, Albuquerque P, Vencovsky R, Fiquera A (2006) Genetic diversity and natural population structure of cacao, Theobroma cacao L. from the Brazilian Amazon evaluated by microsatellite markers. Conservat Genet 7:13–24
Smith W, Grassle JF (1977) Sampling properties of a family of diversity measures. Biometrics 33:283–292
Soria VJ (1975) International cacao cultivars catalogue (Mimeograph)
Toxopeus H (1964a) “Estate cocoa in Fernando Po”. World Crops. Ghana Cocoa Marketing Board
Toxopeus H (1964b) F3 Amazon cacao in Nigeria. Report Cacao Res. Inst. Nigeria, 1963/64, pp 13–22
Toxopeus H (1973) History of the Nigerian cocoa crop in the light of the socio-economic revolution of the 19th century in West Africa. Landbouwkundig Tijdschrift’ nr 83(12):485–490
WACRI (1955) Improved planting materials. Report of West African Cocoa Research Institute for 1954/55: 24–25
Weir BS, Cockerham CC (1984) Estimating F-statistics for the analysis of population structure. Evolution 38:1358–1370
Wright S (1965) The interpretation of genetic structure by F-statistics with special regard to systems of mating. Evolution 19:355
Wu KS, Tanksley SD (1993) Abundance polymorphism and genetic mapping of microsatellites in rice. Mol Gen Genet 241:225–235
Zhang D, Arevalo E, Mischke B, Zuniga L, Barreto A (2006) Genetic diversity and population structure of cocoa, Theobroma cacao L. in the Hullaga and Ucayali valleys of Peru. Ann Bot 98:647–655