Development of microsatellite markers and genetic characterization of yam (Dioscorea cayenensis/D. rotundata) landraces

O inhame é uma das principais culturas de raízes e tubérculos do mundo, com destaque para as espécies do complexo Dioscorea cayenensis Lam./D. rotundata Poir. Os cultivos de inhame são de suma importância tanto para a agricultura tradicional, como também para a agricultura familiar. No entanto, poucas pesquisas existem atualmente no Brasil com essas espécies, incluindo estudos de diversidade genética em inhame, que poderiam ser utilizados, principalmente, para melhor exploração e conservação genética in situ/on farm e também no melhoramento genético. Visto isso, o objetivo desse trabalho foi caracterizar a diversidade genética de etnovariedades de inhame (Dioscorea cayenensis/D. rotundata) provenientes de diversas regiões do Brasil, utilizando marcadores morfológicos e moleculares. Desta forma, foram realizadas coletas em diversos municípios da região Sul, Sudeste e Nordeste. Os tubérculos foram plantados em campo experimental, onde foram avaliados por 18 descritores morfológicos. Uma biblioteca genômica foi construída para a seleção dos fragmentos contendo marcadores microssatélites, a serem utilizados para estimar a diversidade genética, juntamente com os marcadores morfológicos. As bibliotecas resultaram em onze iniciadores, sendo que dez foram polimórficos, os quais foram utilizados para quantificar a variabilidade genética de 48 acessos (22 de D. cayenensis e 26 de D. rotundata). A identificação da espécie para cada acesso foi feita de acordo com a análise morfológica realizada. Foi observada elevada variabilidade genética para ambos os marcadores, morfológicos e microssatélites. Considerando a estruturação genética observouse que a maior parte da variabilidade se encontra entre regiões e entre espécies, e essa variabilidade se encontra estruturada no espaço, havendo alta e significativa correlação entre distâncias genéticas e distâncias geográficas, bem como alta correlação entre ambos os marcadores. Tanto as análises de agrupamento, como as análises de coordenadas principais, utilizando o índice de Jaccard, indicaram para ambos os marcadores a separação nítida dos acessos em dois grupos distintos: grupo I com acessos coletados na região Nordeste e grupo II com acessos coletados na região Sudeste, sendo que os acessos coletados na região Sul ficaram ou na zona intermediária entre os dois grupos, ou foram incluídos em um ou outro grupo. Diante desses dados pode-se inferir que no Brasil ocorre uma separação nítida entre as espécies D. cayenensis e D. rotundata, sendo que D. cayenensis ocorre principalmente nas regiões Sul e Sudeste, e D. rotundata ocorrem predominantemente na região do Nordeste.Yam is one of the main roots and tuber crops in the world, especially within the species complex Dioscorea cayenensis Lam / D. rotundata Poir. The cultivation of yams is important both in traditional agriculture, and in family farming. However, few studies have been conducted in Brazil with these species, including genetic diversity studies, which could be used for in situ/on farm conservation genetics practices and also in plant breeding. As such, the objective of this study was to characterize the genetic diversity of yam (Dioscorea cayenensis / D. rotundata) landraces from different regions in Brazil, using morphological and molecular markers. Thus, collections were made in several municipalities in the South, Southeast and Northeast regions. The tubers were planted in an experimental field, where they were evaluated for 18 morphological traits. A genomic library was constructed for the selection of fragments containing microsatellite markers, used to estimate the genetic diversity, together with morphological markers. Libraries resulted in eleven primers, with ten primers showing polymorphism. These primers were used to quantify the genetic variability of 48 accessions (22 D. cayenensis and 26 D. rotundata). The species identification of the accessions was carried out in accordance with the morphological analysis performed. High genetic variability was observed for both morphological and microsatellite markers. Considering the genetic structure, most of the variability was found between regions and between species, and this variability was spatially structured, with high and significant correlation between genetic and geographical distances, as well as high correlation between both markers. The cluster analysis and the principal coordinate analysis using the Jaccard index, for both markers, showed a clear separation of accessions into two distinct groups: group I with accessions originated from the Northeast and group II with accessions originated in the Southeast region, while the accessions from the South were allocated either at an intermediate zone between the two groups, or included in either group. Given these data, one can infer that in Brazil there is a clear separation between the D. cayenensis and D. rotundata species, and that D. cayenensis occurs mainly in the Southeast and South regions, and D. rotundata occurs predominantly in the Northeast region