Populacijska raznolikost dalmatinskog buhača (Tanacetum cinerariifolium /Trevir./ Sch. Bip.) na temelju analize sadržaja piretrina i mikrosatelitnih biljega

Dalmatian pyrethrum (Tanacetum cinerariifolium /Trevir./ Sch. Bip.) is an endemic species of the eastern Adriatic from the family Asteraceae. The plant produces pyrethrin, a secondary metabolite that has shown to be an effective natural insecticide with little or no adverse effects on humans. To assess biochemical and genetic diversity, samples were collected from 10 natural populations of Dalmatian pyrethrum along the Adriatic coast and islands representing the species' distribution range. A matrix solid phase dispersion extraction (MSPD) method was used for the extraction of pyrethrin compounds from the dried flower heads of Dalmatian pyrethrum. High performance liquid chromatography with diode array detector was carried out for the determination and quantification of the six pyrethrin compounds and total pyrethrin content. The total pyrethrin content in the samples ranged from 0.10% to 1.35% of the dry flower weight and the pyrethrin I/pyrethrin II ratio ranged from 0.21 to 5.88. Four chemotypes of different pyrethrin extract quality were determined using multivariate statistical methods. A total of 17 microsatellite markers were developed using Next Generation Sequencing (NGS), of which two were classified as highly polymorphic (PIC > 0.70) and eight as moderately polymorphic (PIC > 0.44). The presence of null alleles was detected at four loci. Genetic diversity analysis of 10 Dalmatian pyrethrum populations was performed using 12 microsatellite markers. Evidence of bottleneck events was identified only in the Biokovo population. Analysis of molecular variance showed that the majority of the genetic diversity can be explained by differences between individuals within populations (87.03%). Bayesian analysis of population structure revealed the existence of two gene pools. Spatial analysis revealed that only a small proportion of genetic differentiation can be attributed to isolation by distance (0.7%), while 40.6% of genetic differentiation can be attributed to isolation by environmental distance. The results of this research will contribute to the development of future breeding programs and hopefully commercial varieties of T. cinerariifolium to revive Dalmatian pyrethrum production in Croatia and the region. Furthermore, these results will help to improve conservation strategies for the species.Dalmatinski buhač (Tanacetum cinerariifolium /Trevir./ Sch. Bip.) endemska je biljna vrsta istočnog Jadrana iz porodice Asteraceae. Biljke dalmatinskog buhača sintetiziraju piretrine, sekundarne metabolite koji su dokazano učinkoviti u suzbijanju velikog broja štetnika, bez štetnog utjecaja na ljude. U svrhu procjene biokemijske i genetske raznolikosti prikupljeni su uzorci 10 prirodnih populacija dalmatinskog buhača duž obale Jadrana, predstavljajući područje prirodnog rasprostiranja ove vrste u Hrvatskoj. Metoda ekstrakcije disperzijom matrice u čvrstoj fazi (MSPD) primijenjena je za ekstrakciju piretrinskih spojeva iz suhih cvatnih glavica dalmatinskog buhača, a za determinaciju i kvantifikaciju piretrinskih spojeva korištena je tekućinska kromatografija visoke djelotvornosti (HPLC). Ukupni sadržaj piretrina u uzorcima kretao se od 0,10 % do 1,35 % mase suhog cvijeta, dok se omjer piretrin I/piretrin II kretao od 0,21 do 5,88. Upotrebom multivarijatnih statističkih metoda utvrđena su četiri kemotipa različite kvalitete piretrinskog ekstrakta. Ukupno 17 mikrosatelitnih biljega je razvijeno koristeći sekvenciranje nove generacije (NGS), od kojih su dva klasificirana kao visoko polimorfni biljezi (PIC > 0,70), a osam kao umjereno polimorfni biljezi (PIC > 0,44). Prisutnost nul-alela utvrđena je kod četiri mikrosatelitna biljega. Analiza genetske raznolikosti 10 populacija dalmatinskog buhača provedena je na temelju 12 mikrosatelitnih biljega. Učinak genetskog uskog grla utvrđen je samo kod populacije s Biokova. Analiza molekularne varijance pokazala je da se većina genetske raznolikosti može objasniti razlikama između jedinki unutar populacija (87,03 %). Bayesovska analiza populacijske strukture otkrila je postojanje dva genska skupa u analiziranim populacijama. Prostorne analize pokazale su da se mali udio genetske diferencijacije može objasniti izolacijom uslijed udaljenosti (0,7 %), dok se čak 40,6 % genetske diferencijacije može objasniti izolacijom uslijed ekološke udaljenosti. Rezultati ovog istraživanja doprinijet će razvoju budućih programa oplemenjivanja i stvaranju komercijalnih kultivara dalmatinskog buhača u nastojanju da se revitalizira njegova proizvodnja u Hrvatskoj i regiji. Nadalje, ovi rezultati pomoći će u unaprjeđenju strategija očuvanja ove vrste