Genetic diversity of yam (Dioscorea trifida L.) assessed with morphological, SSR and ISSR markers

Dioscorea trifida L. é uma espécie de inhame comestível originária da América do Sul, que em conjunto com outras espécies importantes economicamente do gênero Dioscorea é mantida por pequenos agricultores tradicionais. Assim, observa-se que as comunidades tradicionais exercem um papel fundamental na manutenção e geração da diversidade genética de inhame.O objetivo deste trabalho foi obter informações a respeito da distribuição, manejo e diversidade genética de D. trifida no Brasil. Para tanto, foram visitados e entrevistados agricultores dos Estados de São Paulo, Santa Catarina e Mato Grosso. Durante as visitas, foram coletados 51 acessos, os quais, juntamente com dois acessos adquiridos em feiras livres no Estado do Amazonas, foram caracterizados por meio de 16 descritores morfológicos, 16 ISSR e oito SSR.Observou-se que o cultivo de D. trifida ocorre na maioria das vezes em roças com menos de dois hectares (92%) mantidas por agricultores tradicionais, com a produção ocorrendo em baixa escala, visando principalmente a subsistência das pessoas envolvidas com o cultivo e manutenção da espécie. Dentre as denominações encontradas para a espécie, as mais citadas foram \"cará roxo\", em 43,4% das unidades amostrais, \"cará\" e \"cará branco\", ambos observados em 9,4%, e \"cará mimoso\", com 7,6%. Observou-se também uma regionalização dessas denominações, onde \"cará roxo\" e \"cará branco\" foram atribuídos à espécie pelos agricultores dos Estados de São Paulo e Mato Grosso, sendo que \"cará\" e \"cará mimoso\" foram atribuídos pelos agricultores de Santa Catarina. Os nomes \"cará roxo\" e \"cará\" foram também atribuídos aos dois acessos da Amazônia. Além dessas, várias outras denominações para a espécie foram encontradas, porém com baixa frequência. Na caracterização morfológica observou-se que as cores da casca e da polpa foram os caracteres morfológicos mais relevantes para a distinção dos acessos. O nível de polimorfismo entre os acessos foi elevado, 95% para SSR e 76% para ISSR. O coeficiente de similaridade de Jaccard, bem como os resultados obtidos com as análises de agrupamento, coordenadas principais e bayesiana para os marcadores SSR e ISSR, separaram os acessos em três grupos principais: I - acessos de Ubatuba-SP; II - acessos de Iguape-SP e SantaCatarina; III - acessos de Mato Grosso. Os dois acessos do Amazonas variaram de posição de acordo com a região genômica analisada. A maior parte da diversidade genética foi observada dentro dos grupos formados (66,5% e 60,6% para ISSR and SSR, respectivamente), embora a diversidade entre grupos tenha sido de considerável magnitude, mostrando a estruturação dos acessos de acordo com sua origem, o que foi comprovado pela correlação baixa, mas significativa entre as distâncias genéticas e geográficas dos acessos. Portanto, os resultados obtidos para os marcadores SSR e ISSR demonstraram que a diversidade genética dos acessos de D. trifida mantidos por pequenos agricultores tradicionais do Brasil está levemente estruturada no espaço geográfico amostrado. Estes resultados poderão auxiliar na elaboração de estratégias de conservação para a espécie, tanto ex situ como in situ, dentro da visão de conservação on farm.Dioscorea trifida L. is a species of edible yams originated in South America, which together with other economically important species of the genus Dioscorea is cultivated by small traditional farmers. Thus, it is observed that traditional communities play a key role in the generation and maintenance of yams genetic diversity. The aim of this study was to obtain information about the distribution, management and genetic diversity of D. trifida in Brazil. So, were visited and interviewed farmers in the states of São Paulo, Santa Catarina and Mato Grosso. During the visits, we collected 51 accessions, which, together with two accessions purchased at fairs in the state of Amazonas, were characterized using 16 morphological descriptors, 16 ISSR and eight SSR markers.We observed that D. trifida occurs most often in swidden fields with less than two hectares (92%) maintained by traditional farmers, with production occurring on a small scale, mainly targeting the livelihood of the people involved with the cultivation and maintenance of the species. Among the names found for the species, the most cited were \"cará roxo\" in 43.4% of the sample units, \"cará\" and \"cará branco\", both observed in 9.4% and \"cará mimoso\" with 7.6%. There is also a regionalization of these denominations, where \"inhame roxo\" and \"inhame branco\" were assigned by farmers to the species in the states of São Paulo and Mato Grosso, where \"cará\" and \"cará mimoso\" were allocated to farmers of Santa Catarina. The names \"cará roxo\" and \"cará\" were also awarded to two accessions from the Amazon. Besides these, several other names for the species were found, but with low frequency. In the morphological characterization, the skin and flesh color were the most relevant traits for the distinction of accessions. The polymorphism level between the accessions was high, 95% for SSR and 76% for ISSR. The Jaccard similarity coefficient and the results obtained in the cluster analysis, principal coordinates and Bayesian analyses for ISSR and SSR markers, separated the accessions into three main groups: I - accessions from Ubatuba-SP; II - accessions from Iguape-SP and Santa Catarina; III - accessions from Mato Grosso. The accessions from Amazonas ranged their position according to the genomic region analyzed. The majority of genetic diversity was observed within groups (66.5% and 60.6% for ISSR and SSR, respectively), although differences between groups was of considerable magnitude, showing the structure of the accessions according to their origin, which was confirmed by correlation between genetic and geographic distances of accessions. Therefore, the results obtained for the SSR and ISSR markers showed that the genetic diversity of accessions of D. trifida maintained by small traditional farmers in Brazil is slightly structured in the geographic area sampled. These results may help in developing conservation strategies for the species, both ex situ and in situ, within the vision of on farm conservation