Assessment of the genetic and phenotypic diversity maintained in apple core collections constructed by using either agro-morphologic or molecular marker data

Abstract

Las colecciones nucleares de plantas pueden formarse a partir de la información obtenida en caracterizaciones morfológicas, agronómicas o eco-geográficas, así como a partir de caracterizaciones bioquímicas o moleculares. Un aspecto poco estudiado de la formación y validación de colecciones nucleares es la capacidad de éstas para conservar la estructura y diversidad de la colección global en aquellos caracteres que no han sido empleados para formar la colección nuclear. En el presente estudio se determinaron tres colecciones nucleares para el Banco de Germoplasma de Manzano de la Universidad Pública de Navarra: para el primero se emplearon los datos de caracterización de 10 marcadores SSR, la segunda fue formada a partir de la caracterización hecha con 12 loci de isoenzimas, y la tercera se construyó a partir de la información proporcionada por 23 caracteres morfo-agronómicos. Se comparó la estructura y diversidad genotípica y fenotípica de las tres colecciones, entre sí y respecto de la colección original, para determinar el impacto que sobre dicha estructura y diversidad tenía el tipo de dato con que se formó la colección nuclear. Las tres colecciones conservaron una diversidad similar y no difirieron de la original en sus índices de Nei y Shannon-Weaver, y siempre se mantuvieron las frecuencias de las clases alélicas o fenotípicas. En conjunto, el tipo de caracterización empleada en la formación de la colección nuclear tuvo escasa influencia sobre la diversidad retenida, de lo que se concluye que en el manzano los microsatélites son especialmente adecuados para formar dichas colecciones.

Various types of data have been used for sampling plant core collections, including morphological, agronomic and eco-geographical traits, and molecular and biochemical markers. However, little is known about the ability of woody perennial core collections to retain the diversity and structure of the whole collection for characters that were not considered in the selection, especially when molecular markers are used. In this study, three core subsets were established for the apple germplasm bank curated at the Public University of Navarre (UPNa, Spain): based upon the diversity found with 10 SSR markers, another based upon the diversity assessed with 12 isozyme loci; and a third based upon morpho-agronomic diversity evaluated by 23 morpho-agronomic traits. Comparisons between these three subsets and to the whole collection were assessed to determine the impact of the data used in the selection on phenotypic and genetic diversity and on their population structure. The three subsets had a similar diversity and they did not differ from the original collection, according to Nei and Shannon-Weaver indices. The allelic/class frequencies were also always maintained in the three subsets. Overall, the kind of data used to constitute a core collection had little influence on the phenotypic and genetic diversity retained, so in the case of apple collections the use of molecular markers is preferable for this task because they allow a rapid and reliable characterization.