Published April 17, 2024 | Version v1
Publication Open

Revealing Ghana's unique fonio genetic diversity: leveraging farmers knowledge for sustainable conservation and breeding strategies

Creators

  • 1. Council for Scientific and Industrial Research
  • 2. Genetic Improvement and Adaptation of Mediterranean and Tropical Plants
  • 3. Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement
  • 4. Kwame Nkrumah University of Science and Technology
  • 5. Diversité, adaptation, développement des plantes
  • 6. University of Montpellier
  • 7. Institut de Recherche pour le Développement
  • 8. Institut Agro Montpellier
  • 9. National Research Institute for Agriculture, Food and Environment

Description

Abstract Genetic diversity analysis is pivotal for optimizing the use of genetic resources and deploying conservation strategies in the face of global changes. This is important for essential indigenous species often neglected by research. This research was carried out to examine the pattern of genetic diversity and structure among fonio ( Digitaria exilis (Kippist) Stapf) accessions in Ghana. Following farmer surveys and collection efforts in key fonio-growing regions of Ghana, we amassed a comprehensive collection of 176 fonio accessions from 165 farmers across 24 communities. Farmer surveys identified 21 distinct cultivars cultivated predominantly for home consumption, averaging six cultivars per ethnic group. Out of the 176 accessions, 140 underwent genotyping using 14 simple sequence repeat (SSR) nuclear markers which revealed greater diversity within cultivars (58.5%) compared to between cultivars (16.8%) following molecular variance analysis. The organizational pattern of fonio genetic diversity was significantly influenced by farmer-specific cultivars, emphasizing the role farmers play in long-term preservation of fonio genetic diversity. Future strategies for the management, conservation, and utilization of fonio genetic resources in Ghana should incorporate traditional farming practices. Our findings further revealed the uniqueness of Ghanaian fonio genetic diversity, despite a smaller cultivation area compared to the global diversity. This shows the contribution of the interaction between the crop, environment and societal factors to the distinct genetic makeup observed in the Ghanaian fonio population. The observed genetic diversity can be exploited to identify and select genetically distinct individuals to develop tailored product profiles within fonio breeding programs for diverse market segments.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد تحليل التنوع الجيني أمرًا محوريًا لتحسين استخدام الموارد الجينية ونشر استراتيجيات الحفظ في مواجهة التغيرات العالمية. هذا مهم للأنواع الأصلية الأساسية التي غالبًا ما تهملها الأبحاث. تم إجراء هذا البحث لفحص نمط التنوع الوراثي والبنية بين المنضمين إلى الفونيو ( Digitaria exilis (Kippist) Stapf) في غانا. بعد استطلاعات المزارعين وجهود الجمع في مناطق زراعة الفونيو الرئيسية في غانا، جمعنا مجموعة شاملة من 176 ملحقًا للفونيو من 165 مزارعًا في 24 مجتمعًا. حددت الدراسات الاستقصائية للمزارعين 21 صنفًا متميزًا يزرع في الغالب للاستهلاك المنزلي، بمتوسط ستة أصناف لكل مجموعة عرقية. من بين 176 انضمامًا، خضع 140 تنميطًا وراثيًا باستخدام 14 علامة نووية لتكرار التسلسل البسيط (SSR) والتي كشفت عن تنوع أكبر داخل الأصناف (58.5 ٪) مقارنة بالأصناف (16.8 ٪) بعد تحليل التباين الجزيئي. تأثر النمط التنظيمي للتنوع الوراثي للفونيو بشكل كبير بالأصناف الخاصة بالمزارعين، مما يؤكد على الدور الذي يلعبه المزارعون في الحفاظ على التنوع الوراثي للفونيو على المدى الطويل. وينبغي أن تتضمن الاستراتيجيات المستقبلية لإدارة الموارد الجينية في غانا وحفظها واستخدامها ممارسات زراعية تقليدية. كما كشفت النتائج التي توصلنا إليها عن تفرد التنوع الوراثي للفونيو الغاني، على الرغم من مساحة زراعية أصغر مقارنة بالتنوع العالمي. وهذا يدل على مساهمة التفاعل بين المحاصيل والبيئة والعوامل المجتمعية في التركيب الجيني المتميز الذي لوحظ في سكان الفونيو الغاني. يمكن استغلال التنوع الجيني الملحوظ لتحديد واختيار الأفراد المتميزين وراثيًا لتطوير ملفات تعريف منتجات مخصصة ضمن برامج تربية الفونيو لشرائح السوق المتنوعة.

Translated Description (French)

Résumé L'analyse de la diversité génétique est essentielle pour optimiser l'utilisation des ressources génétiques et déployer des stratégies de conservation face aux changements mondiaux. Ceci est important pour les espèces indigènes essentielles souvent négligées par la recherche. Cette recherche a été menée pour examiner le modèle de diversité et de structure génétiques parmi les accessions de fonio ( Digitaria exilis (Kippist) Stapf) au Ghana. Suite aux enquêtes auprès des agriculteurs et aux efforts de collecte dans les principales régions productrices de fonio au Ghana, nous avons rassemblé une collection complète de 176 adhésions de fonio auprès de 165 agriculteurs dans 24 communautés. Les enquêtes auprès des agriculteurs ont identifié 21 cultivars distincts cultivés principalement pour la consommation domestique, soit en moyenne six cultivars par groupe ethnique. Sur les 176 accessions, 140 ont subi un génotypage à l'aide de 14 marqueurs nucléaires de répétition de séquence simple (SSR) qui ont révélé une plus grande diversité au sein des cultivars (58,5%) par rapport à entre cultivars (16,8%) suite à l'analyse de variance moléculaire. Le modèle organisationnel de la diversité génétique du fonio a été significativement influencé par les cultivars spécifiques aux agriculteurs, soulignant le rôle que jouent les agriculteurs dans la préservation à long terme de la diversité génétique du fonio. Les futures stratégies de gestion, de conservation et d'utilisation des ressources génétiques fonio au Ghana devraient intégrer les pratiques agricoles traditionnelles. Nos résultats ont en outre révélé le caractère unique de la diversité génétique du fonio ghanéen, malgré une superficie de culture plus petite par rapport à la diversité mondiale. Cela montre la contribution de l'interaction entre la culture, l'environnement et les facteurs sociétaux à la composition génétique distincte observée dans la population ghanéenne de fonio. La diversité génétique observée peut être exploitée pour identifier et sélectionner des individus génétiquement distincts afin de développer des profils de produits sur mesure dans le cadre de programmes d'élevage de fonio pour divers segments de marché.

Translated Description (Spanish)

Resumen El análisis de la diversidad genética es fundamental para optimizar el uso de los recursos genéticos y desplegar estrategias de conservación frente a los cambios globales. Esto es importante para las especies indígenas esenciales a menudo descuidadas por la investigación. Esta investigación se llevó a cabo para examinar el patrón de diversidad y estructura genética entre las accesiones de fonio ( Digitaria exilis (Kippist) Stapf) en Ghana. Después de las encuestas a los agricultores y los esfuerzos de recolección en las regiones clave de cultivo de fonio de Ghana, acumulamos una colección completa de 176 accesiones de fonio de 165 agricultores en 24 comunidades. Las encuestas a agricultores identificaron 21 cultivares distintos cultivados predominantemente para el consumo doméstico, con un promedio de seis cultivares por grupo étnico. De los 176 accesiones, 140 se sometieron a genotipado utilizando 14 marcadores nucleares de repetición de secuencia simple (SSR) que revelaron una mayor diversidad dentro de los cultivares (58.5%) en comparación con entre cultivares (16.8%) después del análisis de varianza molecular. El patrón organizativo de la diversidad genética del fonio se vio significativamente influenciado por los cultivares específicos de los agricultores, lo que enfatiza el papel que desempeñan los agricultores en el mantenimiento a largo plazo de la diversidad genética del fonio. Las estrategias futuras para el manejo, la conservación y la utilización de los recursos genéticos del fonio en Ghana deben incorporar las prácticas agrícolas tradicionales. Nuestros hallazgos revelaron además la singularidad de la diversidad genética del fonio ghanés, a pesar de un área de cultivo más pequeña en comparación con la diversidad global. Esto muestra la contribución de la interacción entre el cultivo, el medio ambiente y los factores sociales a la composición genética distinta observada en la población fonio de Ghana. La diversidad genética observada se puede explotar para identificar y seleccionar individuos genéticamente distintos para desarrollar perfiles de productos personalizados dentro de los programas de mejoramiento de fonio para diversos segmentos de mercado.

Files

s10722-024-01974-9.pdf.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:368e0af1e5d93b2996804dbb61c140c2
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف عن التنوع الجيني الفوني الفريد لغانا: الاستفادة من معرفة المزارعين لاستراتيجيات الحفظ والتكاثر المستدامة
Translated title (French)
Révéler la diversité génétique fonio unique du Ghana : tirer parti des connaissances des agriculteurs pour des stratégies de conservation et de sélection durables
Translated title (Spanish)
Revelando la diversidad genética fonio única de Ghana: aprovechando el conocimiento de los agricultores para estrategias sostenibles de conservación y mejoramiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394891958
DOI
10.1007/s10722-024-01974-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4281992225 (Other)
https://openalex.org/W4214858290 (Other)
https://openalex.org/W2775644493 (Other)
https://openalex.org/W2731382750 (Other)
https://openalex.org/W2389091517 (Other)
https://openalex.org/W2372391586 (Other)
https://openalex.org/W2370691381 (Other)
https://openalex.org/W2363337014 (Other)
https://openalex.org/W2347505383 (Other)
https://openalex.org/W2030345569 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ghana

References

  • https://openalex.org/W1969660305
  • https://openalex.org/W1977601452
  • https://openalex.org/W2016603972
  • https://openalex.org/W2021231001
  • https://openalex.org/W2047391512
  • https://openalex.org/W2077242377
  • https://openalex.org/W2078352132
  • https://openalex.org/W2083812514
  • https://openalex.org/W2091495322
  • https://openalex.org/W2122606427
  • https://openalex.org/W2130517250
  • https://openalex.org/W2146290595
  • https://openalex.org/W2156393919
  • https://openalex.org/W2341358275
  • https://openalex.org/W2580570872
  • https://openalex.org/W2582743722
  • https://openalex.org/W2888673396
  • https://openalex.org/W2904849684
  • https://openalex.org/W3004379071
  • https://openalex.org/W3084123916
  • https://openalex.org/W4235207500
  • https://openalex.org/W4254687493
  • https://openalex.org/W4283319208
  • https://openalex.org/W4283774453
  • https://openalex.org/W4386418812
  • https://openalex.org/W4386507658