Genetic diversity and relationships among Dutch elm disease tolerant Ulmus pumila L. accessions from China

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Abstract:

Elm breeding programs worldwide have relied heavily on Asian elm germplasm, particularly Ulmus pumila, for the breeding of Dutch elm disease tolerant cultivars. However, the extent and patterning of genetic variation in Asian elm species is unknown. Therefore, the objective of this research was to determine the extent of genetic diversity among 53 U. pumila accessions collected throughout the People’s Republic of China. Using 23 microsatellite loci recently developed in the genus Ulmus, a total of 94 alleles were identified in 15 polymorphic and 4 monomorphic loci. The average number of alleles per locus was 4.9, with a range of 1-11 alleles. Gene diversity estimates per locus ranged from 0.08 to 0.87, and the non-exclusion probability for the 15 polymorphic loci combined was 0.7 × 10−9. Nineteen region-specific alleles were identified, and regional gene diversity estimates were moderately high (0.48-0.57). The genetic relationships among accessions and regions were estimated by UPGMA and principal coordinate analysis. Both techniques discriminated all accessions and regions. Two microsatellite markers (UR175 + UR123 or Ulm-3) were sufficient to discriminate up to 99.7% of the accessions studied. This research provides useful information for DNA-based fingerprinting, breeding, ecological studies, and diversity assessment of elm germplasm.

Les programmes d’amélioration génétique des ormes à travers le monde font appel principalement aux ormes asiatiques, particulièrement l’Ulmus pumila, pour le développement de cultivars tolérants à la maladie hollandaise de l’orme. Cependant l’étendue et la distribution de la variation génétique chez les ormes asiatiques sont peu connues. L’objectif de notre recherche était donc de déterminer l’étendue de la diversité génétique au sein de 53 accessions d’U. pumila provenant de l’ensemble de la République populaire de Chine. En utilisant 23 microsatellites récemment développés chez le genre Ulmus, nous avons identifié 94 allèles chez 15 locus polymorphes et 4 locus monomorphes. En moyenne nous avons obtenu 4,9 allèles par locus; le nombre d’allèles par locus variant entre 1 et 11. Les estimés de diversité génétique par région géographique variaient entre 0,08 et 0,87, et la probabilité de non-exclusion pour les 15 loci polymorphes ensemble était de 0,7 × 10−9. Nous avons identifié 19 allèles qui étaient spécifiques d’une région. La diversité génétique au sein des régions était assez élevée, variant entre 0,48 et 0,57. Pour estimer les relations génétiques entre les accessions et régions, nous avons utilisé l’analyse UPGMA ainsi que des analyses en coordonnées principales. Les deux méthodes ont distingué toutes nos accessions et régions géographiques. Deux de nos marqueurs microsatellites (UR175 + UR123 ou Ulm-3) ont permis d’identifier 99,7 % de nos accessions. Cette recherche présente des données utiles pour l’établissement d’empreintes génétiques, des travaux en amélioration génétique, des études futures en écologie évolutive et l’évaluation de la diversité du plasma germinatif chez les ormes.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2008

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