ارزیابی تنوع مولکولی و روابط ژنتیکی و تعیین ساختار جمعیت ژرم پلاسم نیشکر ایران با استفاده از نشانگر ریزماهواره

با توجه به پتانسیل‌های موجود در گیاه نیشکر از لحاظ تولید انرژی و قند، بهترین راه برای استفاده از ظرفیت‌های موجود در گیاه نیشکر، بررسی تنوع ژنتیکی واریته‌های موجود جهت به کارگیری در برنامه‌های به نژادی می‌باشد. با مطالعه 30 جفت آغازگر ریزماهواره روی 160 واریته نیشکر، 169 آلل، با میانگین 5.6 آلل برای هر آغازگر حاصل شد. تعداد آلل موثر بین 1.06 برای مکان ژنی apssr03 و 1.921 در مکان ژنی smc119cg با میانگین 1.508 آلل برآورد شد. میزان محتوای چند شکلی آغازگرها بین 0.06 (برای جایگاه apssr03) تا 0.5 (برای جایگاه smc851ms) متغیر بود. تجزیه به مختصات اصلی (pcoa)، 6 گروه را مشخص نمود، به طوریکه سه مولفه اول 14.86 درصد از واریانس کل را توجیه می‌نمایند. تجزیه خوشه‌ای با روش مبتنی بر فاصله neihbourjoining و تجزیه ساختار جمعیت با روش مبتنی بر مدل bayesian انجام شد. بهترین تعداد زیر جمعیت 6 عدد شناسایی شد، که در اکثر زیرجمعیت‌ها افرد بر اساس مناطق جغرافیایی از یکدیگر تفکیک نشدند. نتایج گروه‌بندی حاصل از روش مبتنی بر مدل bayesian، ارتباط فیلوژنی و تجزیه به مختصات اصلی با هم مطابقت زیادی نشان دادند. نتایج واریانس ژنتیکی نشان داد که تنوع افراد درون جمعیت‌ها بیشتر از تنوع بین جمعیت‌‌ها می‌باشد. بنابراین در برنامه‌های اصلاحی نیشکر به منظور انتخاب والدین مناسب، انتخاب درون جمعیت‌ها می‌تواند انجام شود. اطلاعات به دست آمده در مطالعه حاضر، در برنامه‌های به‌نژادی به منظور حفاظت و مدیریت چنین مجموعه ژنتیکی با ارزشی در جهت کشت نیشکر برای استفاده از قند و انژی زیستی، مفید می‌باشد.

Assessment of molecular diversity and genetic relationship and structure of Iranian sugarcane germplasm using microsatellite markers

Considering the potential of sugarcane in terms of energy and sugar production the study of genetic diversity is the best way to use available genetic germplasm for breeding programs in this plant. Thirty microsatellite primer pairs were used to screen 160 varieties. In total 169 alleles were recorded with an average of 5.6 alleles per locus. The number of effective alleles per locus was ranged from 1.06 (locus APSSR03) to 1.921 (locus SMC119CG) with an average of 1.508. The PIC value was variable ranging from 0.06 (for APSSR03) to 0.5 (for SMC851MS). The principal coordinate analysis (PCoA) revealed six groups, so that the first three axes explained 15.20% of cumulative variation altogether. Clustering analysis was done using NeihbourJoining algorithm and population structure analysis was performed using Bayesian method. The best number of subpopulations was identified as six. The grouping of genotypes in the subpopulations was not in consistent with their geographic origins. The grouping obtained from Bayesian method, phylogenetic relatedness analysis results and principal coordinates analysis grouping showed good agreement with each other. Analysis of molecular variance revealed that variation within subgroups was significantly higher than that of among subgroups. So it will be better to do selection within populations in order to select suitable parents in sugarcane breeding programs. The knowledge obtained in this study would be useful for breeding programs to improve the conservation and management of this valuable genetic resource to meet the demand of sugarcane cultivation for sugar and bioenergy production.