Genetic diversity in soybean germplasm identified by SSR and EST-SSR markers

Os objetivos deste trabalho foram avaliar a diversidade genética de 79 acessos de soja de diferentes regiões do mundo, agrupá-los de acordo com a similaridade e testar a correlação entre os dois tipos de marcadores utilizados. Foram utilizados marcadores microssatélites genômicos (SSR) e funcionais (EST-SSR). Trinta pares de primers SSR foram selecionados (20 genômicos e 10 EST-SSR) de acordo com sua distribuição nos 20 grupos de ligação da soja, com sua unidade de repetição trinucleotídica e com seu conteúdo de informação polimórfica. Todos os lócus analisados foram polimórficos, e 259 alelos foram encontrados. O número de alelos por lócus variou entre 2–21, com média de 8,63. Os acessos possuem uma quantidade significativa de alelos raros, sendo os acessos 19, 35, 63 e 65 os que apresentaram maior número de alelos exclusivos. Os acessos 75 e 79 são os mais similares e os acessos 31 e 35, e 40 e 78 são os mais divergentes. Foi observada baixa correlação entre resultados de SSR e EST-SSR. Portanto, uma análise adequada de diversidade em soja deve ser feita utilizando-se tanto marcadores microssatélites genômicos como funcionais. A diversidade genética dos acessos selecionados é alta, tendo sido encontrados cinco grupos e vários subgrupos. Observou-se moderada relação entre divergência genética e origem geográfica dos acessos.The objectives of this work were to investigate the genetic variation in 79 soybean (Glycine max) accessions from different regions of the world, to cluster the accessions based on their similarity, and to test the correlation between the two types of markers used. Simple sequence repeat markers present in genomic (SSR) and in expressed regions (EST-SSR) were used. Thirty SSR primer-pairs were selected (20 genomic and 10 EST-SSR) based on their distribution on the 20 genetic linkage groups of soybean, on their trinucleotide repetition unit and on their polymorphism information content. All analyzed loci were polymorphic, and 259 alleles were found. The number of alleles per locus varied from 2–21, with an average of 8.63. The accessions exhibit a significant number of rare alleles, with genotypes 19, 35, 63 and 65 carrying the greater number of exclusive alleles. Accessions 75 and 79 were the most similar and accessions 31 and 35, and 40 and 78, were the most divergent ones. A low correlation between SSR and EST-SSR data was observed, thus genomic and expressed microsatellite markers are required for an appropriate analysis of genetic diversity in soybean. The genetic diversity observed was high and allowed the formation of five groups and several subgroups. A moderate relationship between genetic divergence and geographic origin of accessions was observed

Genetic diversity in soybean germplasm identified by SSR and EST-SSR markers and agromorphological traits

Diversos estudos afirmam ser bastante restrita a base genética da soja cultivada, o que gera problemas como falta de variabilidade, fragilidade das cultivares e alcance de um limite de produtividade. O desafio é selecionar dentre o germoplasma quais acessos utilizar em um programa de melhoramento. Este trabalho objetivou analisar a diversidade genética de 79 acessos de soja de diferentes regiões do mundo. Para tanto, foram utilizados marcadores microssatélites genômicos, funcionais e caracteres agromorfológicos. Vinte caracteres agromorfológicos foram avaliados em campo e submetidos a análises multivariadas para a estimação da diversidade genética. A dissimilaridade genética entre os acessos foi calculada pela distância generalizada de Mahalanobis, utilizando-se, a seguir, o algoritmo de otimização de Tocher para o agrupamento dos acessos. A análise de agrupamento resultou em 16 grupos, com cinco deles contendo um só acesso. PIs de mesma origem geográfica foram alocadas no mesmo grupo, com exceções. A primeira variável canônica absorveu 76,99% da variação observada, sendo as características com maior contribuição número de dias para a maturidade e início da granação. A segunda variável canônica absorveu 13,66% e os caracteres de maior peso foram massa de cem sementes e altura de inserção da primeira vagem. A terceira variável canônica absorveu 2,80% da variação, e as características de maior peso foram produtividade de grãos e número de vagens por planta. Isto demonstra que os caracteres ciclo, início da granação e massa de cem sementes são indicados para a análise da diversidade genética em acessos de soja. Todos os 30 locos analisados na genotipagem dos acessos foram polimórficos, sendo encontrados 259 alelos. O número de alelos por loco variou de 2 a 21, com uma média de 8,63. Os acessos analisados possuem uma quantidade bastante significativa de alelos raros, sendo os genótipos 19, 35, 63 e 65 os que apresentaram maior número de alelos exclusivos. A heterozigosidade esperada teve seu maior valor no loco Sat_001 (0,935) e seu menor valor no loco PHYA1 (0,182). A heterozigozidade observada variou de zero a 0,130 (loco Satt308 e loco Satt102, respectivamente). Os acessos 75 e 79, PI 281911 e PI 281907, respectivamente, são os mais similares (0,189) e os acessos 31 (PI 212606 ) e 35 (PI 229358), assim como o 40 (PI 265497) e 78 (438503A) são os mais distintos (0,965). Os dendrogramas oriundos de dados de SSRs, EST-SSRs e caracteres agromorfológicos resultaram em diferenças nos agrupamentos, sendo encontrada baixa correlação por testes de Mantel, mostrando que cada tipo de abordagem acessa diferentemente a variabilidade existente em germoplasma de soja.Many studies have shown that cultivated soybean has a very narrow genetic basis, which generates some problems such as lack of genetic variability, cultivars vulnerability and achievement of a productivity plateau. The challenge is to select within the germplasm which accessions to use in a breeding program. This study aimed to analyze the genetic diversity of 79 soybean accessions from different regions of the world. For this purpose, genomic and functional microsatellites markers, as well as agromorphological traits, were used. Twenty agromorphological traits were evaluated in field and submitted to the multivariate analyses. The genetic dissimilarity between the accessions was calculated by the generalized distance of Mahalanobis, followed by Tochers algorithm optimization for the grouping of the accessions. The grouping analysis resulted in 16 groups, with five of them containing only one accession. PIs of same geographic origin were placed in the same group, with exceptions. The first canonic variable absorbed 76.99% of the observed variation, being the characteristics with greater contribution number of days to maturity and beginning of grain filling. The second canonic variable absorbed 13.66% and the characters of heavier weight had been mass of one hundred seeds and height of insertion of the first string bean. The third canonic variable absorbed 2.80% of the variation, and the characteristics of heavier weight had been grain productivity and number of string beans per plant. This demonstrates that the characters cycle, beginning of the grain filling and mass of one hundred seeds are indicated for the analysis of the genetic diversity in soybean accessions. All the 30 locus analyzed in the genotyping of the accessions were polymorphic, containing 259 alleles. The number of alleles per locus varied from 2 to 21, with a average of 8,63. The analyzed accessions possess a significant amount of rare alleles, being genotypes 19, 35, 63 and 65 the ones that had presented greater numbers of exclusive alleles. The expected heterozygosity had its highest value in Sat_001 (0,935) and its lowest value in PHYA1 (0,182). The observed heterozygosity varied from zero to 0,130 (Satt308 and Satt102, respectively). Accessions 75 and 79, PI 281911 and PI 281907, respectively, are the most similar (0,189) and accessions 31 (PI 212606) and 35 (PI 229358), as well as accessions 40 (PI 265497) and 78 (438503A) are the most distinct ones (0,9921). The deriving dendrograms from SSRs data, EST-SSRs and agromorphological traits resulted in differences in the groupings, being found low correlation for Mantel tests, showing that each type of approach accesses differently the existing variability in soybean germplasm

Genetic diversity in soybean germplasm identified by SSR and EST-SSR markers Diversidade genética em germoplasma de soja identificada por marcadores SSR e EST-SSR

The objectives of this work were to investigate the genetic variation in 79 soybean (Glycine max) accessions from different regions of the world, to cluster the accessions based on their similarity, and to test the correlation between the two types of markers used. Simple sequence repeat markers present in genomic (SSR) and in expressed regions (EST-SSR) were used. Thirty SSR primer-pairs were selected (20 genomic and 10 EST-SSR) based on their distribution on the 20 genetic linkage groups of soybean, on their trinucleotide repetition unit and on their polymorphism information content. All analyzed loci were polymorphic, and 259 alleles were found. The number of alleles per locus varied from 2-21, with an average of 8.63. The accessions exhibit a significant number of rare alleles, with genotypes 19, 35, 63 and 65 carrying the greater number of exclusive alleles. Accessions 75 and 79 were the most similar and accessions 31 and 35, and 40 and 78, were the most divergent ones. A low correlation between SSR and EST-SSR data was observed, thus genomic and expressed microsatellite markers are required for an appropriate analysis of genetic diversity in soybean. The genetic diversity observed was high and allowed the formation of five groups and several subgroups. A moderate relationship between genetic divergence and geographic origin of accessions was observed.<br>Os objetivos deste trabalho foram avaliar a diversidade genética de 79 acessos de soja de diferentes regiões do mundo, agrupá-los de acordo com a similaridade e testar a correlação entre os dois tipos de marcadores utilizados. Foram utilizados marcadores microssatélites genômicos (SSR) e funcionais (EST-SSR). Trinta pares de primers SSR foram selecionados (20 genômicos e 10 EST-SSR) de acordo com sua distribuição nos 20 grupos de ligação da soja, com sua unidade de repetição trinucleotídica e com seu conteúdo de informação polimórfica. Todos os lócus analisados foram polimórficos, e 259 alelos foram encontrados. O número de alelos por lócus variou entre 2-21, com média de 8,63. Os acessos possuem uma quantidade significativa de alelos raros, sendo os acessos 19, 35, 63 e 65 os que apresentaram maior número de alelos exclusivos. Os acessos 75 e 79 são os mais similares e os acessos 31 e 35, e 40 e 78 são os mais divergentes. Foi observada baixa correlação entre resultados de SSR e EST-SSR. Portanto, uma análise adequada de diversidade em soja deve ser feita utilizando-se tanto marcadores microssatélites genômicos como funcionais. A diversidade genética dos acessos selecionados é alta, tendo sido encontrados cinco grupos e vários subgrupos. Observou-se moderada relação entre divergência genética e origem geográfica dos acessos