Preliminary assessment of the degree of genetic diversity of Ecuadorean Ilex guayusa using inter simple sequence repeat (ISSR) markers

The main objective of this study was to assess the degree of genetic diversity of llex guayusa; a species of ethnobotanic and commercial relevance for indigenous communities of the Ecuadorean Amazon. To this end, 157 individuals collected from small cultivation sites across six provinces were genetically characterized using nine Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) markers. A total of 91 polymorphic bands were detected across the complete sample-set, but estimated heterozygosity (He = 0.19) revealed a reduced level of genetic variability for the species. Partitioning of genetic diversity (AMOVA) indicated that 82% of the variation observed for I. guayusa occurred within populations, and only 18% between populations. Accordingly, pairwise-Nei genetic distance indices (0.013 ≤ Ds ≤ 0.086) implied a reduced level of genetic divergence between individuals from different provinces. The low degree of genetic diversity found for I. guayusa could be ascribed to the fact that the species is exclusively cultivated via clonal propagation; a cultural activity which has probably homogenized the species’ genetic pool across its geographic range. Notwithstanding, PCoA analysis could resolve collected germplasm into three distinct groups displaying a subtle genetic contrast in a directional gradient, from north to south. Certainly, the inclusion of a higher number of samples from underrepresented provinces (i.e. Sucumbíos), and wild populations would help resolve knowledge gaps regarding the genetic diversity and population structure of the species and its cultivation history in the region.ResumenEvaluamos el grado de diversidad genética de Ilex guayusa, una especie de importancia etnobotánica y comercial para las comunidades indígenas de la Amazonía ecuatoriana. Caracterizamos genéticamente a 157 individuos, provenientes de chacras ubicadas a lo largo de seis provincias, con nueve marcadores ISSR (Inter Simple Sequence Repeats). Se detectó en total 91 bandas polimórficas, pero el índice de heterocigosidad estimada (He =0.19) de la población reveló un nivel reducido de variabilidad genética para la especie. Los índices de distancias genéticas de Nei (0.013 ≤ Ds ≤ 0.086) revelaron un nivel reducido de divergencia genética entre individuos provenientes de provincias diferentes. De manera similar, el análisis de varianza molecular (AMOVA) demostró que solamente el 18% de la variación observada para I. guayusa ocurre entre poblaciones. El bajo grado de diversidad genética encontrado para I. guayusa puede ser atribuido al hecho de que esta especie es cultivada exclusivamente mediante propagación clonal; una actividad cultural que probablemente ha homogenizado el acervo genético de la especie a lo largo de su rango geográfico de cultivo. El análisis de coordenadas principales (PCoA) demostró que el germoplasma colectado puede estructurarse en tres grupos distintos caracterizados por un leve contraste genético en gradiente direccional, de norte a sur. La inclusión de un mayor número de muestras de provincias sub-representadas (ej. Sucumbíos) y poblaciones silvestres, si existen, ayudaría a esclarecer el nivel de diversidad genética y estructura poblacional de la especie, y la historia de su cultivo en la región.