Original article

Genetic diversity in Tunisian Crataegus azarolus L. var. aronia L. populations assessed using RAPD markers

Analyse de la diversité génétique de populations tunisiennes de Crataegus azarolusL. var. aronia L. par des marqueurs RAPD

¹ National Institute of Applied Sciences and Technology (INSAT) Department of Biology Laboratory of Plant Biotechnology Centre Urbain Nord, BP 676, 1080 Tunis Cedex, Tunisia
² National Institute of Research in Agricultural Engineering, Water and Forests, BP 10, Ariana - 2080, Tunisia

^* Corresponding author: mohamed.boussaid@insat.rnu.tn

Received: 19 March 2009
Accepted: 25 November 2009

Abstract

• The genetic diversity of nine wild Tunisian Crataegus azarolus var. aronia L. populations from different bioclimates was assessed using RAPD markers.

• Eight selected primers generated a total of 105 bands, 81 of which were polymorphic. Shannon’s index (H′) ranged from 0.222 to 0.278 according to a population with an average of 0.245. The genetic variation within the species (H_SP = 0.423) was relatively low. A high differentiation (G_ST = 0.421) among populations coupled with a low level of gene flow (N_m = 0.472) were observed. The analysis of molecular variance (AMOVA) revealed also significant differentiation among populations (Φ_ST = 0.371), even at a low scale space. The majority of variation occurred within populations (63.31%). The Mantel test performed on genetic (Φ_ST) and geographic distance matrices among population pairs did not reveal an isolation by distance.

• Interpretation of Neighbour-joining tree based on Nei’s and Li’s genetic distance among individuals showed distinct population groupings. The UPGMA dendrogram based on Φ_ST values revealed two population sub-clusters, each including populations from different bioclimates and/or geographic regions.

• The low level of genetic diversity and the high genetic structure of populations resulted from genetic drift caused both by habitat fragmentation and the low size of populations.

• The high differentiation among populations and the similar low level of diversity within populations suggest that in situ conservation should interest all populations. The ex situ conservation should be based on the collection of seeds rather within than among populations because of the maximum of variation was revealed within populations.

Résumé

• La diversité génétique de neuf populations naturelles de Crataegus azarolus var. aronia L. en Tunisie, appartenant à différents étages bioclimatiques, a été analysée par des marqueurs RAPD.

• Huit amorces retenues ont généré 105 bandes dont 81 sont polymorphes. L’indice de Shannon (H′) varie de 0,222 à 0,278 selon les populations avec une moyenne de 0,245. La variabilité génétique au sein de l’espèce est relativement faible (H_SP = 0,423). Une différenciation importante entre les populations (G_ST) et un faible flux de gènes entre elles (N_m = 0,472) ont été observés. L’analyse de la variance moléculaire (AMOVA) a révélé, elle aussi, une différenciation significative entre les populations considérées ensemble (Φ_ST = 0,371) ou regroupées selon leur localisation bioclimatique. La majeure proportion de la variabilité réside à l’intérieur des populations (63,31 %). Le test de Mantel, effectué sur les matrices des distances génétiques (Φ_ST) et géographiques entre les paires des populations, n’a pas révélé une isolation par distance.

• Le dendrogramme, établi à partir des distances génétiques de Nei et Li, a montré des regroupements des individus dans leurs populations respectives. Le dendrogramme UPGMA, construit à partir des valeurs de Φ_ST entre les paires des populations, révèle deux groupes de populations. L’agrégation des populations au sein des groupes ne s’opère pas toujours selon leur proximité géographique et/ou leur localisation bioclimatique.

• La faible diversité génétique intrapopulation et le niveau élevé de différenciation des populations résulteraient de la dérive génétique due à la fragmentation des habitats et à la taille réduite des populations.

• Toutes les populations devraient bénéficier d’une priorité pour leur conservation in situ, vu le niveau élevé de leur différenciation et leur faible diversité génétique. La conservation ex situ devrait s’appuyer sur le prélèvement d’un maximum de semences plutôt au sein qu’entre les populations étant donné que la majeure proportion de la variabilité réside à l’intérieur des populations.