Genetic Diversity of Canadian and Exotic Potato Germplasm Revealed by Simple Sequence Repeat Markers

Abstract

Canadian potato germplasm (Solanum tuberosum L.) is unique in its geographic and climatic ranges of adaptation, but little is known about the genetic diversity of the improved Solanum gene pool established over the past century. Simple sequence repeat (SSR) markers were applied to assess the genetic diversity of 114 Canadian and 55 exotic potato accessions. Thirty-six SSR primer pairs were applied and 232 polymorphic bands were scored for each accession. The frequencies of polymorphic bands ranged from 0.01 to 0.98 and averaged 0.35. The proportion of total SSR variation occurring between Canadian and exotic germplasm was 0.6%; among the Canadian cultivars of four major breeding periods 2.7%; among heirloom varieties, modern cultivars and elite breeding lines 4%; and between tetraploid and diploid lines 3.7%. Slightly more diversity was found for exotic, than the Canadian, germplasm. The modern cultivars displayed slightly more diversity than the heirloom varieties and the early cultivars revealed slightly more variation than the recent ones. Clustering 169 accessions revealed more than ten groups, but the groups were not distantly separated. Both the genetically most distinct accessions and the possible genetically duplicated accessions were identified. These findings not only demonstrate the narrow genetic base of the Canadian potato germplasm, but also are useful for managing the existing potato collection and for selecting genetically distinct potato materials to widen the genetic background of the potato gene pool.

Resumen

El germoplasma de de papa (Solanum tuberosum L.) canadiense es único en su adaptación geográfica y a variedad de climas, pero se conoce poco acerca de la diversidad genética del acervo genético mejorado de Solanum establecido durante el siglo pasado. Para evaluar la diversidad de 114 accesiones accesiones de papa canadiense y 55 foráneas se utilizaron marcadores de secuencia simple repetida (SSR). Se aplicaron 36 pares de iniciadores SSR y se evaluaron 232 bandas polimórficas para cada accesión. Las frecuencias de bandas polimórficas tuvieron un rango de 0.01 a 0.98 con un promedio de 0.35. La proporción de la variación total de SSR que ocurrió entre el germoplasma canadiense y foráneo fue de 0.6%; entre los cultivares canadienses de los cuatro principales periodos de mejoramiento 2.7%; entre las variedades ancestrales, los cultivares modernos, las líneas élite de mejoramiento 4%; y entre las líneas tetraploides y diploides 3.7%. Se ha encontrado una diversidad ligeramente mayor para el germoplasma foráneo que para el canadiense. Los cultivares modernos mostraron una diversidad ligeramente mayor que las variedades ancestrales y los cultivares antiguos revelaron una ligera mayor variación que los recientes. La agrupación de 169 accesiones reveló más de 10 grupos, pero éstos no estaban separados distantemente. Tanto las accesiones genéticamente más distintas como las posiblemente duplicadas fueron identificadas. Estos hallazgos no sólo demostraron la estrecha base genética del germoplasma canadiense de papa, sino que también son útiles para administrar la colección existente de papa, y para seleccionar materiales genéticamente distintos y ampliar la base genética del acervo genético de papa.