Variability and genetic structure of yellow passion fruit (Passiflora edulis f. flavicarpa Degener) in Colombia using microsatellite DNA markers

Variabilidad y estructura genética del maracuyá (Passiflora edulis f. flavicarpa Degener) en Colombia por medio de marcadores microsatélite

Colombia is one of the leading producers of yellow passion fruit but the genetic studies based on molecular markers from commercial plantations have not been considered to select interesting market material. The goal of this study was to assess the genetic variability and the population structure of 51 Colombian commercial yellow passion fruit accessions (102 individuals), and to provide the necessary information for prospective selection and breeding programs. Thus, a total of six microsatellites were amplified with 58 alleles identified and an average of 9.66 alleles per locus, including nine private and 31 rare. Diversity indexes showed polymorphic information content values of 0.74 (PIC), an observed (Ho) and expected (He) heterozygosity average of 0.52 and 0.78, respectively. Spatial distribution showed the greatest allelic richness (11 to 14) in most of the Valle del Cauca accessions. The average genetic distance among accessions was 0.68, and the cluster analysis showed three main groups poorly supported (bootstrap <50%), with slight geographical structure and high differentiation between individuals of the same accession. Structure analysis indicated K=4 as the genetic structure's uppermost hierarchical level, while Bayesian clustering showed a division of individuals into four genetically distinct groups. The low geographic structure and high variability of the accessions could be explained by allogamy and seed exchange frequency among farmers. Results issued suggest a complementary agro-morphological assessment to establish total genetic variability and implement a breeding program through assisted selection of superior genotypes in search of more productive and resistant cultivars to phytosanitary problems.

Colombia es uno de los principales productores de maracuyá a nivel mundial y los estudios genéticos basados en marcadores moleculares en cultivos comerciales no han sido considerados para la selección de genotipos superiores para responder a las demandas del mercado. El objetivo de este estudio fue determinar la variabilidad genética y la estructura poblacional de 51 accesiones colombianas (102 individuos), y proveer información necesaria para futuros programas de mejoramiento genético. Un total de seis microsatélites fueron amplificados con 58 alelos identificados y un promedio de 9,66 alelos por locus, entre ellos nueve únicos y 31 raros. Los índices de diversidad mostraron un contenido de información polimórfica de 0,74 (PIC), y una heterocigocidad promedio observada (Ho) y esperada (He) de 0,52 y 0,78. La distribución espacial mostro que la mayor riqueza alélica (11 to 14) se localiza en las accesiones del Valle del Cauca. El promedio de distancia genética entre accesiones fue de 0,68 y el análisis de clasificación mostró tres grupos principales levemente soportados (bootstrap <50%), con poca estructuración geográfica y alta diferenciación entre individuos de una misma accesión. El análisis de estructura poblacional indicó un K=4 con el nivel jerárquico superior frente a los demás, mientras que la agrupación Bayesiana mostró una división de los individuos en cuatro grupos genéticamente distintos. La poca estructuración geográfica y la alta variabilidad de las accesiones podría explicarse por el fenómeno de alogamia y el constante intercambio de semillas entre productores. Los resultados sugieren una evaluación agro-morfológica complementaria que permita establecer la variabilidad genética total e implementar un programa de mejoramiento genético por medio de la selección asistida de genotipos superiores en búsqueda de cultivares más productivos y resistentes a problemas fitosanitarios.