Comparative analysis of genetic variation in kava (Piper methysticum) assessed by SSR and DArT reveals zygotic foundation and clonal diversification

Vandenbroucke Henri, Mournet Pierre, Malapa Roger, Glaszmann Jean-Christophe, Chaïr Hâna, Lebot Vincent. 2015. Comparative analysis of genetic variation in kava (Piper methysticum) assessed by SSR and DArT reveals zygotic foundation and clonal diversification. Genome (Ottawa), 58 (1) : 1-11.

https://doi.org/10.1139/gen-2014-0166

Article de revue ; Article de revue à facteur d'impact

Version publiée - Anglais
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Quartile : Q4, Sujet : BIOTECHNOLOGY & APPLIED MICROBIOLOGY / Quartile : Q4, Sujet : GENETICS & HEREDITY

Liste HCERES des revues (en SHS) : oui

Thème(s) HCERES des revues (en SHS) : Psychologie-éthologie-ergonomie

Résumé : Kava ( Piper methysticum ) is a major cash crop in the Pacific. The aim of this study was to assess genetic variation among 103 accessions of kava using SSRs and DArTs. Genetic structure was determined using clustering analyses (WPGMA) and principal coordinate analyses (PCA). Thirteen SSR primers and 75 DArT markers were found polymorphic, and the two types of markers generated similar clustering patterns. Genetic distances ranged from 0 to 0.65 with an average of 0.24 using SSRs and from 0 to 0.64 with an average of 0.24 using DArT. Eleven genotypes were identified with SSR while 28 genotypes were identified with DArT markers. By combining the two sets of markers, a total of only 30 distinct genotypes were observed. In the Vanuatu archipelago, noble cultivars originating from different islands clustered together within a very narrow genetic base despite their diversity of morphotypes. SSR and DArT fingerprints allowed the identification of kava cultivars unsuitable for consump- tion, so called two-days, and clearly differentiated the wild types classified as P. methysticum var. wichmannii from the cultivars as var. methysticum . Molecular data reveals that all noble cultivars evolved by the predominance of clonal selection. Although they are represented by clearly distinct morphotypes, these cultivars are genetically vulnerable and their potential to adapt to forthcoming changes is limited. These newly developed markers provide high resolution and will be useful for kava diversity analyses and quality assessment.

Résumé (autre langue) : Le kava (Piper methysticum) est une culture de rente importante dans le Pacifique. L'objectif de cette étude était d'apprécier la diversité génétique de 103 accessions de kava à l'aide de marqueurs SSR et DArT. La structure génétique a été déterminée à l'aide de classification hiérarchique (WPGMA) et par analyse en composantes principales (ACP). Treize amorces SSR et 75 marqueurs DArT se sont révélés être polymorphes et les deux types de marqueurs ont donné des agrégations similaires. Les distances génétiques varient de 0 à 0.65 avec une moyenne de 0.24 pour les SSR et de 0 à 0.64 avec une moyenne de 0.24 pour les DArT. Onze génotypes sont identifiés par SSR alors que 28 génotypes sont identifiés par DArT. En combinant, les deux types de marqueurs un total de 30 génotypes distincts sont observés. Dans l'archipel du Vanouatou, les cultivars dits nobles et originaires d'îles différentes se regroupent entre eux et présentent une base génétique très étroite malgré leur variabilité morphologique. Les empreintes SSR et DArT permettent de différencier les formes sauvages identifiées comme P. methysticum var. wichmannii. Les données moléculaires révèlent que les cultivars nobles ont évolué par sélection clonale. Bien que représentés par des morphotypes distincts, ces cultivars sont génétiquement vulnérables et leur potentiel d'adaptation aux futurs changements est extrêmement faible. L'utilisation de ces marqueurs pourrait s'avérer fort utile à l'avenir pour les études de diversité et le contrôle de la qualité.

Mots-clés Agrovoc : Piper methysticum, génétique des populations, variation génétique, marqueur génétique, sélection, clone, variété

Mots-clés géographiques Agrovoc : Vanuatu, Hawaï, Tonga

Mots-clés complémentaires : SSR

Classification Agris : F30 - Génétique et amélioration des plantes
F70 - Taxonomie végétale et phytogéographie
U30 - Méthodes de recherche

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2014-2018) - Agriculture écologiquement intensive

Auteurs et affiliations