Exploring the morphological and genetic diversity of Egyptian basil landraces (Ocimum sp.) for future breeding strategies
- 1. Agricultural Research Center
- 2. Ain Shams University
- 3. King Faisal University
Description
Abstract Background Basil ( Ocimum sp.) exhibits significant morphological and genetic diversity. This variation provides an opportunity to identify novel traits that can be used in breeding programs to improve the productivity, quality, and disease resistance of basil plants. The integration of morphological and genetic data for basil varieties can improve our understanding of biodiversity, conservation, and breeding programs. Results In 2019, we conducted a comprehensive investigation on 25 basil landraces collected from 12 Egyptian governorates to explore their morphological and genetic diversity. Morphological characterization revealed variability in plant vigor, flower color, cyme shape, and leaf shape, indicating distinct growth patterns and potential for specific applications. Productivity and biochemical evaluation demonstrated significant variation in yield and oil distillation, identifying top-performing landraces L5, L11, and L24 that can be used in breeding programs to optimize performance and reduce environmental impact. The genetic diversity of the landraces was investigated using 11 SCoT primers revealed high levels of genetic diversity among landraces, with a wide range of polymorphism variation. The phylogenetic analysis identified two distinct clades, providing valuable insights into genetic diversity and relationships between different landraces. An interesting observation was made in the study, whereby L6 and L13, collected from Fayoum and Port-Said, respectively, were found to be the closest landraces. Following closely were L7 and L14, which were also collected from the same governorates. These findings have significant implications for the conservation of these landraces, as they may have evolved from similar species. Conclusions This study sheds light on the genetic diversity and relationships among 25 Egyptian basil landraces. Using SCoT markers, a high level of polymorphism was detected, indicating significant variation in the genetic makeup of the landraces. The study also revealed interesting observations regarding the relationships among the landraces, with some landraces appearing to have evolved from similar species. The phylogenetic analysis provided insights into the genetic relationships among the landraces, which can guide conservation efforts and breeding programs. Overall, this study provides valuable information for researchers, breeders, and farmers involved in the conservation, breeding, and utilization of basil genetic resources in Egypt.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تُظهر الريحان ( Ocimum sp.) تنوعًا مورفولوجيًا وجينيًا كبيرًا. يوفر هذا الاختلاف فرصة لتحديد السمات الجديدة التي يمكن استخدامها في برامج التكاثر لتحسين إنتاجية نباتات الريحان وجودتها ومقاومتها للأمراض. يمكن أن يؤدي تكامل البيانات المورفولوجية والوراثية لأصناف الريحان إلى تحسين فهمنا للتنوع البيولوجي وبرامج الحفظ والتكاثر. النتائج في عام 2019، أجرينا تحقيقًا شاملاً حول 25 سلالة أرضية من الريحان تم جمعها من 12 محافظة مصرية لاستكشاف تنوعها المورفولوجي والجيني. كشف التوصيف المورفولوجي عن التباين في قوة النبات ولون الزهرة وشكل السايم وشكل الورقة، مما يشير إلى أنماط نمو مميزة وإمكانات لتطبيقات محددة. أظهر تقييم الإنتاجية والكيمياء الحيوية تباينًا كبيرًا في الإنتاجية وتقطير النفط، وتحديد السلالات الأرضية عالية الأداء L5 و L11 و L24 التي يمكن استخدامها في برامج التكاثر لتحسين الأداء وتقليل التأثير البيئي. تم التحقيق في التنوع الوراثي للأجناس البرية باستخدام 11 تمهيدًا لـ SCoT كشفت عن مستويات عالية من التنوع الوراثي بين الأجناس البرية، مع مجموعة واسعة من تعدد الأشكال. حدد التحليل الوراثي التطوري صنفين متميزين، مما يوفر رؤى قيمة حول التنوع الوراثي والعلاقات بين السلالات المختلفة. أُبديت ملاحظة مثيرة للاهتمام في الدراسة، حيث تبين أن L6 و L13، اللذان تم جمعهما من الفيوم وبورتسعيد، على التوالي، هما أقرب السلالات البرية. تبع ذلك عن كثب L7 و L14، اللذان تم جمعهما أيضًا من نفس المحافظات. هذه النتائج لها آثار كبيرة على الحفاظ على هذه السلالات البرية، لأنها قد تكون تطورت من أنواع مماثلة. الاستنتاجات تسلط هذه الدراسة الضوء على التنوع الوراثي والعلاقات بين 25 سلالة أرضية من الريحان المصري. باستخدام علامات SCoT، تم اكتشاف مستوى عالٍ من تعدد الأشكال، مما يشير إلى تباين كبير في التركيب الجيني للأجناس البرية. كما كشفت الدراسة عن ملاحظات مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالعلاقات بين السلالات البرية، حيث يبدو أن بعض السلالات البرية قد تطورت من أنواع مماثلة. قدم التحليل الوراثي للسلالات رؤى حول العلاقات الوراثية بين السلالات البرية، والتي يمكن أن توجه جهود الحفظ وبرامج التكاثر. بشكل عام، توفر هذه الدراسة معلومات قيمة للباحثين والمربين والمزارعين المشاركين في حفظ وتربية واستخدام الموارد الوراثية للريحان في مصر.Translated Description (French)
Résumé Contexte Le basilic ( Ocimum sp.) présente une diversité morphologique et génétique importante. Cette variation offre l'occasion d'identifier de nouveaux traits qui peuvent être utilisés dans les programmes de sélection pour améliorer la productivité, la qualité et la résistance aux maladies des plantes de basilic. L'intégration de données morphologiques et génétiques pour les variétés de basilic peut améliorer notre compréhension de la biodiversité, de la conservation et des programmes de sélection. Résultats En 2019, nous avons mené une enquête approfondie sur 25 races de basilic recueillies dans 12 gouvernorats égyptiens pour explorer leur diversité morphologique et génétique. La caractérisation morphologique a révélé une variabilité dans la vigueur des plantes, la couleur des fleurs, la forme des cymes et la forme des feuilles, indiquant des modèles de croissance distincts et un potentiel pour des applications spécifiques. La productivité et l'évaluation biochimique ont démontré une variation significative du rendement et de la distillation de l'huile, identifiant les races terrestres les plus performantes L5, L11 et L24 qui peuvent être utilisées dans les programmes de sélection pour optimiser les performances et réduire l'impact environnemental. La diversité génétique des races terrestres a été étudiée à l'aide de 11 amorces SCoT qui ont révélé des niveaux élevés de diversité génétique parmi les races terrestres, avec un large éventail de variations de polymorphisme. L'analyse phylogénétique a identifié deux clades distincts, fournissant des informations précieuses sur la diversité génétique et les relations entre les différentes races. Une observation intéressante a été faite dans l'étude, où L6 et L13, recueillies à Fayoum et Port-Said, respectivement, se sont avérées être les races terrestres les plus proches. Suivaient de près L7 et L14, qui ont également été collectés dans les mêmes gouvernorats. Ces résultats ont des implications importantes pour la conservation de ces races terrestres, car elles peuvent avoir évolué à partir d'espèces similaires. Conclusions Cette étude met en lumière la diversité génétique et les relations entre 25 races de basilic égyptien. À l'aide de marqueurs SCoT, un niveau élevé de polymorphisme a été détecté, indiquant une variation significative de la composition génétique des races primitives. L'étude a également révélé des observations intéressantes concernant les relations entre les races terrestres, certaines races terrestres semblant avoir évolué à partir d'espèces similaires. L'analyse phylogénétique a fourni des informations sur les relations génétiques entre les races terrestres, ce qui peut guider les efforts de conservation et les programmes de sélection. Dans l'ensemble, cette étude fournit des informations précieuses pour les chercheurs, les éleveurs et les agriculteurs impliqués dans la conservation, l'élevage et l'utilisation des ressources génétiques du basilic en Égypte.Translated Description (Spanish)
Resumen Antecedentes La albahaca ( Ocimum sp.) exhibe una diversidad morfológica y genética significativa. Esta variación brinda la oportunidad de identificar rasgos novedosos que se pueden utilizar en programas de mejoramiento para mejorar la productividad, la calidad y la resistencia a las enfermedades de las plantas de albahaca. La integración de datos morfológicos y genéticos para las variedades de albahaca puede mejorar nuestra comprensión de la biodiversidad, la conservación y los programas de mejoramiento. Resultados En 2019, realizamos una investigación exhaustiva sobre 25 variedades autóctonas de albahaca recolectadas en 12 gobernaciones egipcias para explorar su diversidad morfológica y genética. La caracterización morfológica reveló variabilidad en el vigor de la planta, el color de la flor, la forma cíclica y la forma de la hoja, lo que indica distintos patrones de crecimiento y potencial para aplicaciones específicas. La productividad y la evaluación bioquímica demostraron una variación significativa en el rendimiento y la destilación de petróleo, identificando las variedades autóctonas de mayor rendimiento L5, L11 y L24 que se pueden utilizar en programas de mejoramiento para optimizar el rendimiento y reducir el impacto ambiental. La diversidad genética de las razas autóctonas se investigó utilizando 11 cebadores SCoT que revelaron altos niveles de diversidad genética entre las razas autóctonas, con una amplia gama de variaciones de polimorfismo. El análisis filogenético identificó dos clados distintos, proporcionando información valiosa sobre la diversidad genética y las relaciones entre diferentes razas autóctonas. Se hizo una observación interesante en el estudio, en el que se encontró que L6 y L13, recolectadas de Fayoum y Port-Said, respectivamente, eran las variedades autóctonas más cercanas. Le siguieron de cerca L7 y L14, que también se recogieron de las mismas gobernaciones. Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para la conservación de estas variedades autóctonas, ya que pueden haber evolucionado a partir de especies similares. Conclusiones Este estudio arroja luz sobre la diversidad genética y las relaciones entre 25 variedades autóctonas de albahaca egipcia. Usando marcadores SCoT, se detectó un alto nivel de polimorfismo, lo que indica una variación significativa en la composición genética de las variedades autóctonas. El estudio también reveló interesantes observaciones sobre las relaciones entre las razas autóctonas, con algunas razas autóctonas que parecen haber evolucionado a partir de especies similares. El análisis filogenético proporcionó información sobre las relaciones genéticas entre las razas autóctonas, lo que puede guiar los esfuerzos de conservación y los programas de reproducción. En general, este estudio proporciona información valiosa para investigadores, criadores y agricultores involucrados en la conservación, reproducción y utilización de los recursos genéticos de la albahaca en Egipto.Files
s43088-023-00408-2.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:115b418f27509aee70b597c6cf02646d
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- استكشاف التنوع المورفولوجي والوراثي لسلالات الريحان المصرية (Ocimum sp.) لاستراتيجيات التكاثر المستقبلية
- Translated title (French)
- Explorer la diversité morphologique et génétique des races terrestres de basilic égyptien (Ocimum sp.) pour de futures stratégies de reproduction
- Translated title (Spanish)
- Explorando la diversidad morfológica y genética de las variedades autóctonas de albahaca egipcia (Ocimum sp.) para futuras estrategias de reproducción
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385347753
- DOI
- 10.1186/s43088-023-00408-2
References
- https://openalex.org/W1994495228
- https://openalex.org/W2019971469
- https://openalex.org/W2072361381
- https://openalex.org/W2081541867
- https://openalex.org/W2118998609
- https://openalex.org/W2142419229
- https://openalex.org/W2565378331
- https://openalex.org/W2792738411
- https://openalex.org/W2807522326
- https://openalex.org/W2943732002
- https://openalex.org/W2960775888
- https://openalex.org/W2973087752
- https://openalex.org/W3015502821
- https://openalex.org/W3138702809
- https://openalex.org/W3166726310
- https://openalex.org/W3183029420
- https://openalex.org/W4225012047
- https://openalex.org/W4280509944