Preliminary evidence for domestication effects on the genetic diversity of Guazuma crinita in the Peruvian Amazon

Abstract

Guazuma crinita, a fast-growing timber tree species, was chosen for domestication in the Peruvian Amazon because it can be harvested at an early age and it contributes to the livelihood of local farmers. Although it is in an early stage of domestication, we do not know the impact of the domestication process on its genetic resources. Amplified fragment length polymorphic (AFLP) fingerprints were used to estimate the genetic diversity of G. crinita populations in different stages of domestication. Our objectives were (i) to estimate the level of genetic diversity in G. crinita using AFLP markers, (ii) to describe how the genetic diversity is distributed within and among populations and provenances, and (iii) to assess the genetic diversity in naturally regenerated, cultivated and semi-domesticated populations. We generated fingerprints for 58 leaf samples representing eight provenances and the three population types. We used seven selective primer combinations. A total of 171 fragments were amplified with 99.4% polymorphism at the species level. Nei’s genetic diversity and Shannon information index were slightly higher in the naturally regenerated population than in the cultivated and semi-domesticated populations (He = 0.10, 0.09 and 0.09; I = 0.19, 0.15 and 0.16, respectively). The analysis of molecular variation showed higher genetic diversity within rather than among provenances (84% and 4%, respectively). Cluster analysis (unweighted pair group method with arithmetic mean) and principal coordinate analysis did not show correspondence between genetic and geographic distance. There was significant genetic differentiation among population types (Fst = 0.12 at p < 0.001). The sample size was small, so the results are considered as preliminary, pending further research with larger sample sizes. Nevertheless, these results suggest that domestication has a slight but significant effect on the diversity levels of G. crinita and this should be considered when planning a domestication program.

La Guazuma crinita, una especie maderable de rápido crecimiento, fue elegida para su domesticación en la Amazonia peruana porque puede recolectarse a una edad temprana y contribuye al sustento de los agricultores locales. Aunque se encuentra en una fase temprana de domesticación, desconocemos el impacto del proceso de domesticación en sus recursos genéticos. Para estimar la diversidad genética de las poblaciones de G. crinita en distintas fases de domesticación se utilizaron huellas dactilares de polimorfismo de longitud de fragmentos amplificados (AFLP). Nuestros objetivos eran (i) estimar el nivel de diversidad genética en G. crinita utilizando marcadores AFLP, (ii) describir cómo se distribuye la diversidad genética dentro y entre poblaciones y procedencias, y (iii) evaluar la diversidad genética en poblaciones regeneradas naturalmente, cultivadas y semidomesticadas. Se generaron huellas dactilares para 58 muestras de hojas que representaban ocho procedencias y los tres tipos de población. Se utilizaron siete combinaciones de cebadores selectivos. Se amplificaron 171 fragmentos con un polimorfismo del 99,4% a nivel de especie. La diversidad genética de Nei y el índice de información de Shannon fueron ligeramente superiores en la población regenerada naturalmente que en las poblaciones cultivadas y semidomesticadas (He = 0,10, 0,09 y 0,09; I = 0,19, 0,15 y 0,16, respectivamente). El análisis de la variación molecular mostró una mayor diversidad genética dentro de las procedencias que entre ellas (84% y 4%, respectivamente). El análisis de conglomerados (método de grupos de pares no ponderados con media aritmética) y el análisis de coordenadas principales no mostraron correspondencia entre la distancia genética y la geográfica. Hubo una diferenciación genética significativa entre los tipos de población (Fst = 0,12 a p < 0,001). El tamaño de la muestra era pequeño, por lo que los resultados se consideran preliminares, a la espera de nuevas investigaciones con muestras de mayor tamaño. No obstante, estos resultados sugieren que la domesticación tiene un efecto leve pero significativo en los niveles de diversidad de G. crinita y esto debería tenerse en cuenta a la hora de planificar un programa de domesticación.