Genetic diversity among alfalfa genotypes (Medicago sativa L.) of non-dormant cultivars using SSR markers and agronomic traits

Abstract

The aim of this study was to assess genetic diversity among 40 alfalfa (Medicago sativa L.) genotypes of different non-dormant (FD=8) cultivars. Biomass yield, regrowth speed and reaction to spring black stem, lepto leaf spot, and rust were evaluated. Analyses of variances were performed using a mixed model to examine the agronomic variation among individuals. A principal component analysis on standardized agronomic data was performed. Agronomic data were also used to calculate Gower´s distance and UPGMA algorithm. For the molecular analysis, six SSR markers were evaluated and 84 alleles were identified. The genetic distance was estimated using standard Nei´s distance. Average standard genetic diversity was 0.843, indicating a high degree of variability among genotypes. Finally, a generalized procrustes analysis was performed to calculate the correlation between molecular and agronomic distance, indicating a 65.4% of consensus. This value is likely related to the low number of individuals included in the study, which might have underestimated the real phenotypic variability among genotypes. Despite the low number of individuals and SSR markers analyzed, this study provides a baseline for future diversity studies to identify genetically distant alfalfa individuals or cultivars.

El objetivo de este trabajo consistió en determinar la diversidad genética en 40 individuos de alfalfa (Medicago sativa L.) de cinco cultivares de grado de reposo 8. Se evaluaron a campo la producción de forraje, la velocidad de rebrote y el comportamiento frente a tallo negro de primavera, mancha ocular y roya. El análisis de la varianza se realizó mediante un modelo lineal mixto para determinar la variación agronómica entre los individuos. El análisis de componentes principales se realizó a partir de los datos agronómicos estandarizados. El dendrograma agronómico se construyó a partir del índice de Gower y el agrupamiento UPGMA. Para la caracterización molecular se analizaron seis marcadores SSR, con los cuales se identificaron un total de 84 alelos. Las distancias genéticas se calcularon con el índice de Nei estándar. La diversidad genética promedio fue de 0,843, indicando una alta variabilidad entre los individuos evaluados. Por último, el análisis de procrustes generalizado detectó un 65,4% de consenso entre el ordenamiento agronómico y el molecular. Este porcentaje probablemente se relacione con el bajo número de individuos y marcadores SSR analizados; sin embargo, este estudio provee una línea de base para estudios futuros de diversidad que permitirán identificar individuos o cultivares genéticamente distantes.