Genetic diversity in sugarcane cultivars assessed by DNA markers and morphological traits

Paper presented at the XXVII Congress of the International Society of Sugar Cane Technologists, Sao Paulo, Brazil, 24-27 June 2013 and published here with the agreement of the Society.

Resumo

          Better knowledge of sugarcane genetic diversity will provide useful information concerning genotypic value for breeding programs and should help to improve the use and conservation of genetic resources and the protection of sugarcane varieties by intellectual property rights. Morphological descriptors are traditional tools to characterise varieties; however, they vary phenotypically because of environmental effects. Therefore, molecular markers have become increasingly important for identifying genotypes and estimating diversity, as they are accurate, readily available, and are not affected by the environment. The aim of this research was to evaluate genotypes used as parental materials in the Sugarcane Breeding Program of Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC), Argentina, by using molecular markers (AFLP and SSR) and morphological traits, and by comparing the data obtained with two statistical software programs (NTSys and InfoStat). All cultivars grouped in one main cluster of the dendrogram when using both programs and at least 150 data points. Local Argentine genotypes grouped together with US-varieties and no clear genetic differentiation was found, probably due to regular germplasm exchange. Although morphological traits reflected external resemblance only, the topology of the dendrogram was not modified when combining both molecular and morphological data. These results suggest that both characterisation methods should be used to estimate genetic diversity. Molecular markers should be included internationally for  sugarcane variety protection.

RESUMEN
Diversidad genética de cultivares de caña de azúcar determinada por marcadores de ADN y caracteres morfológicos

          Un mejor conocimiento de la diversidad genética de la caña de azúcar proveerá información útil sobre el valor de los genotipos para los programas de mejoramiento y contribuirá tanto a hacer un más eficiente uso y conservación de los recursos genéticos, como a asegurar los derechos de propiedad intelectual de los creadores de nuevas variedades. Si bien los descriptores morfológicos constituyen las herramientas más tradicionales para caracterizar a las variedades, pueden presentar variaciones fenotípicas causadas por factores ambientales. Por este motivo los marcadores moleculares son cada vez más importantes en la identificación de genotipos y la estimación de la diversidad, debido a su precisión, abundancia e independencia de factores ambientales. El objetivo de este trabajo fue evaluar genotipos empleados como padres en el Programa de Mejoramiento de la Caña de Azúcar de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC), usando marcadores moleculares (AFLP y SSR) y caracteres morfológicos y comparando los datos obtenidos con dos programas informáticos estadísticos (NTSys e InfoStat). Todos los cultivares se agruparon en un mismo grupo con ambos programas, cuando se emplearon al menos 150 datos. Probablemente debido al intercambio regular de germoplasma, no se observó una clara diferenciación genética entre los genotipos locales y las variedades de los EE. UU., que se agruparon juntos. Aunque los caracteres morfológicos reflejan solamente la semejanza externa, la topología del dendrograma no se modificó cuando se combinaron datos moleculares y morfológicos. Estos resultados sugieren que ambos métodos de caracterización deberían ser utilizados para estimar la diversidad genética y que los marcadores moleculares deberían ser incluidos a un nivel internacional, para proteger las nuevas variedades de caña de azúcar.