豇豆遗传多样性(豇豆属unguiculata(l)Walp)。加入在肯尼亚基因库基于简单重复序列标记

文摘

增加农业生产是一个紧迫的问题。预计到本世纪中期全球人口900万人。估计项目死亡100万人缺乏食物质量(微量营养素赤字)和数量(蛋白质赤字)。大多数的这些人将生活在发展中国家。其他全球性挑战包括收缩可耕种的土地,盐度,由于气候变化和洪水,新出现的病原体和害虫。这些影响农作物产量。此外,他们是作物遗传资源和粮食安全所面临的主要威胁。种植作物遗传多样性表明基因库丰富性。这是最大的资源植物育种者选择线路,加强食品安全。这项研究是由Masinde Muliro大学在19个豇豆遗传多样性评估登记入册从肯尼亚国家基因库。 Accessions clustered into two major groups. High divergence was observed between accessions from Ethiopia and Australia and those from Western Kenya. Upper Volta accessions were closely related to those from Western Kenya. Low variation was observed between accessions from Eastern and Rift Valley than those from Western and Coastal regions of Kenya. Diversity obtained in this study can further be exploited for the improvement of cowpea in Kenya as a measure of food security.

1。介绍

豇豆,豇豆属unguiculata(l)Walp。 是人类最古老的食物来源之一(1]。它是世界上最重要的豆类作物之一,它是一个主要的粮食作物在非洲,拉丁美洲,和印度,因为它蛋白质含量高(2,3]。因此,豇豆被称为穷人的肉(4]。豇豆主要是自花传粉的作物和其遗传基础狭窄被认为是(5- - - - - -7]。

世界豇豆的生产在2013年估计为5718144点吨其中5421561吨来自非洲,与东非贡献532901吨(8]。在肯尼亚,收益率仍处于极低,从150年到500公斤/公顷归因于非生物和生物压力,缺乏高产品种,穷人和作物管理措施(9]。豇豆在肯尼亚估计下的面积1800公顷不包括作物在家里花园下的面积10]。

传统上,多样性豇豆估计通过测量表型的变化或定性特征如花朵颜色,增长的习惯,或定量农艺性状如产量潜力和抗压力(11[],不一定反映真实的遗传关系12]。此外,定量特征的表达受到强烈的环境影响,因此限制了种质资源的知识结构发展混合动力车与特定的生态适应性11]。DNA标记是最受欢迎的和广泛使用的技术在物种和基因型之间的区分亚种水平(13]。植物的比较研究表明,简单序列重复(SSR)标记,这是单与多个等位基因位点标记,并提供更有价值的有效手段区分基因型(14,15]。这项研究来自不同来源的特征19豇豆登记入册,肯尼亚国家基因库保存使用两个SSR标记(表2)最高的本地和多态放大自交系的豇豆据Badiane et al。16]。

2。材料和方法

2.1。DNA提取

每个豇豆幼苗入世(表1)是生长在锅的无菌土壤与3植物每加入一个温室。从三种植物叶样本立意抽样每加入从15天大幼苗16)和冷冻在液氮和基因组DNA提取的根据协议规定的DNeasy植物迷你包(试剂盒)。

2.2。PCR扩增的DNA和电泳

PCR是在0.2毫升的反应体积管25μL包含2.5μL 10 x PCR缓冲,1μL两引物,每个核苷酸的1毫米,0.5 U Taq DNA聚合酶,50 ng DNA。管被放置在一个埃普多夫Mastercycler首次变性梯度thermocycler编程在94°C 1分钟,其次是35周期为30秒94°C, 30秒55°C, 1分钟在75°C,最终扩展10分钟72°C。

PCR产品解决在琼脂糖凝胶(1%)使用0.5 x此种含有1毫克/毫升溴化乙锭与垂直电泳装置。下的凝胶被拍到使用Alphaimager 2200紫外线透照器(图1)。解析后的产品从凝胶中提取和使用DNA纯化试剂盒纯化设备根据规定的协议。DNA量化是通过使用一个DNA NanoDrop 2000/2000c分光光度计。

3所示。系统发育分析

首次获得的序列编辑BioEdit版本(version 7),然后核苷酸排列方式使用ClustalW生成软件。使用Neighbor-Joining方法推断进化历史。进行了分析使用Jukes-Cantor模型(17]。分析涉及19个核苷酸序列。密码子的位置包括1日,2日,3日,非编码的位置。为每个序列对所有模棱两可的位置被移除。进化在MEGA6进行了分析。分支机构的信心被引导与测量1000复制18]。

4所示。结果

4.1。PCR产品

19豇豆到达了PCR的产品300个基点(图1 (b)ssr - 6540标记),而ssr - 6652给了PCR的产品200个基点(图1(一)),这些都是不能给任何重要从NCBI相似,因此不考虑用于这项研究。

4.2。系统发育分析

这些到达集群分成两大组:A和B,显示在图2。集群由16到达大部分分化形成七subclusters引导支持79 (Eastern_033066, Rift_Valley_032108、Eastern_033060 Western_047102), 59 (Rift_Valley_040472), 62 (Eastern_033061), 96 (Ethiopia_015141), 98 (Coast_032344和Coast_032373), 63 (Western_047048)和88 (Eastern_046585 Coast_032338)。三个到达集群(Western_044082、Rift_Valley_040539 Australia_016157)的引导不到50;因此,他们的分支机构是不可靠的。

集群B是由四个登记入册,表现出适度的差异,形成四个subclusters引导支持91 (Western_047119), 88 (Western_047111)和99 (Western_047082和Upper_Volta_022436)。

5。讨论

遗传多样性的材料在一组不同的植物(19]。低的遗传变异性豇豆到达在这项研究中的应用是与先前的研究结果一致由于单个驯化事件参与这种作物的起源7,9,20.- - - - - -24]。

低遗传分歧在这项研究中观察到同意Padulosi和Ng的结果25),他将它归因于自花受粉的作物。鉴于到达来自不同地区,它还可以显示high-gene流动区域和有限的时间内显著的遗传分化沿着地理线所表示的Karuma et al . 20089]。最高水平的差异从肯尼亚西部的加入,澳大利亚,和埃塞俄比亚可以归因于这样一个事实:登记入册已经随着时间的推移各自地区普遍栽培提供了足够的时间重要的遗传分化沿着地理线(9]。同时,它可以表明遗传学证据的豇豆被一个非常多样化的分类单元据黄齐et al . 201326]。因此这将意味着研究种质从澳大利亚和埃塞俄比亚有一些可以用于改善豇豆的多样性在肯尼亚西部。以同样的方式,它可以认为Upper_Volta_022436一定的多样性,可用于改善豇豆裂谷和东部和沿海地区的肯尼亚。肯尼亚东部占总产量的85%豇豆在肯尼亚(27]。比较之间的遗传距离到达从肯尼亚西部(Western_047111、Western_047102 Western_044082, Western_047119, Western_047048,和Western_047082)来自肯尼亚东部透露进一步遗传关系Eastern_046585比其他所有到达同一地区(Eastern_033060、Eastern_033061和Eastern_033066)。它可以辩称,这些登记入册可能有共同的起源与加入Eastern_046585和观察到的变化是由于杂交的Adewale et al。28]。

类似地,两个肯尼亚西部到达(Western_047102和Western_044082)表现出与裂谷Valley_032108密切关系。低之间的遗传距离观察这些到达可能反映了最初的瓶颈在驯化维护固有的自花受粉机制豇豆作物(7]。相反高之间的遗传距离观察Western_047082 Western_047048之间和裂谷Valley_040539 Rift_Valley_040539和裂谷Valley_040472可能表明这些登记入册的多样性可以用于改善豇豆这两个地区的作物(26]。

另一方面,遗传距离的到达肯尼亚西部的到达澳大利亚,埃塞俄比亚,和上沃尔塔透露,Western_047082之间有更大的分歧,加入来自澳大利亚和埃塞俄比亚,但是加入这个基因密切相关的加入上沃尔塔与英航的协议等。23]。这可能意味着这两个登记入册(Western_047082和Upper_Volta_022436)实际上是相同的加入,尽管来自不同的地区。这项研究也发现Australia_016157之间有较高的多样性和到达肯尼亚沿海地区的可以利用提高豇豆种质在肯尼亚的沿海地区。这项研究证明,尽管豇豆的遗传基础狭窄,之间存在着某种程度的多样性豇豆到达肯尼亚基因库中可以利用的改善豇豆作物在肯尼亚作为食品安全的措施。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究通过金融支持ASARECA成为可能。提供的豇豆到达是在肯尼亚基因库。作者承认玛丽Silingi协助他们访问的基因库数据登记入册用于这项工作。

引用

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