Published January 5, 2023
| Version v1
Publication
Open
Genetic diversity and population structure of barley landraces from Southern Ethiopia's Gumer district: Utilization for breeding and conservation
- 1. Hawassa University
- 2. Wolaita Sodo University
- 3. Czech University of Life Sciences Prague
- 4. Okayama University
Description
Barley is the fifth most important food crop in Ethiopia. The genetic relationship and population structure studies of barley are limited to gene bank collections. Therefore, this study fills a gap by investigating the selection, consumption, economic value, genetic diversity, and population structure of farm-collected barley from the Gumer district of the Gurage Zone, which has received little attention. The information on the use of barley in the study area was collected using semi-structured interviews and questionnaires. 124 households of 11 kebeles, the smallest community unit, were interviewed. Barley landraces collected were compared with those collected from Japan, the United States (USA), and other Ethiopian locations. Illumina iSelect (50K genotyping platform) was used to identify single nucleotide polymorphisms (SNP) (20,367). Thirty landraces were found in Gumer. Burdaenadenber had the highest on-farm Shannon index estimate (2.0), followed by Aselecha (1.97) and Enjefo (1.95). Aselecha and Fetazer had the highest (44%) and the lowest (29%) richness values, respectively. High and low Simpson index values were found in Aselecha (84%) and Wulbaragenateretero (79%), respectively. The neighbor-joining tree revealed that Gumer landraces formed a separate subcluster with a common ancestral node; a sister subcluster contained barley landraces from Japan. According to the population structure analysis, barley landraces from Gumer differed from Japan and the United States. The principal component analysis revealed that US barley was the most distant group from Gumer barley. The markers' allele frequencies ranged from 0.10 to 0.50, with an average value of 0.28. The mean values of Nei's gene diversity (0.38) and the polymorphic information content (0.30) indicated the presence of high genetic diversity in the samples. The clustering of accessions was not based on geographic origin. Significant genetic diversity calls for additional research and analysis of local barley diversity because the selection and use of barley in Ethiopia would have been affected by the preference of ethnic groups.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الشعير هو خامس أهم محصول غذائي في إثيوبيا. تقتصر دراسات العلاقة الوراثية والبنية السكانية للشعير على مجموعات بنوك الجينات. لذلك، تسد هذه الدراسة فجوة من خلال التحقيق في الانتقاء والاستهلاك والقيمة الاقتصادية والتنوع الجيني والهيكل السكاني للشعير الذي تم جمعه من المزارع من منطقة غومر في منطقة غراج، والتي لم تحظ باهتمام كبير. تم جمع المعلومات حول استخدام الشعير في منطقة الدراسة باستخدام مقابلات واستبيانات شبه منظمة، وتم إجراء مقابلات مع 124 أسرة مكونة من 11 كيبل، وهي أصغر وحدة مجتمعية. تمت مقارنة سلالات الشعير التي تم جمعها بتلك التي تم جمعها من اليابان والولايات المتحدة الأمريكية وغيرها من المواقع الإثيوبية. تم استخدام Illumina iSelect (منصة التنميط الجيني 50K) لتحديد تعدد أشكال النيوكليوتيدات المفردة (SNP) (20,367). تم العثور على ثلاثين سلالة أرضية في غومر. كان لدى Burdaenadenber أعلى تقدير لمؤشر شانون في المزرعة (2.0)، تليها Aselecha (1.97) و Enjefo (1.95). كان لدى Aselecha و Fetazer أعلى (44 ٪) وأدنى (29 ٪) قيم ثراء، على التوالي. تم العثور على قيم مؤشر سيمبسون المرتفعة والمنخفضة في Aselecha (84 ٪) و Wulbaragenateretero (79 ٪)، على التوالي. كشفت الشجرة المجاورة أن سلالات غومر شكلت مجموعة فرعية منفصلة ذات عقدة سلفية مشتركة ؛ احتوت مجموعة فرعية شقيقة على سلالات شعير من اليابان. وفقًا لتحليل الهيكل السكاني، اختلفت أصناف الشعير من غومر عن اليابان والولايات المتحدة. كشف تحليل المكون الرئيسي أن الشعير الأمريكي كان المجموعة الأكثر بعداً عن شعير غومر. تراوحت ترددات أليل العلامات من 0.10 إلى 0.50، بمتوسط قيمة 0.28. أشارت القيم المتوسطة للتنوع الجيني لني (0.38) ومحتوى المعلومات متعددة الأشكال (0.30) إلى وجود تنوع وراثي مرتفع في العينات. لم يعتمد تجميع الإضافات على الأصل الجغرافي. يتطلب التنوع الجيني الكبير إجراء مزيد من البحث والتحليل لتنوع الشعير المحلي لأن اختيار الشعير واستخدامه في إثيوبيا كان سيتأثر بتفضيل المجموعات العرقية.Translated Description (French)
L'orge est la cinquième culture vivrière en Éthiopie. Les études sur les relations génétiques et la structure des populations d'orge se limitent aux collections de banques de gènes. Par conséquent, cette étude comble une lacune en examinant la sélection, la consommation, la valeur économique, la diversité génétique et la structure de la population d'orge récoltée à la ferme dans le district de Gumer de la zone Gurage, qui a reçu peu d'attention. Les informations sur l'utilisation de l'orge dans la zone d'étude ont été collectées à l'aide d'entretiens semi-structurés et de questionnaires. 124 ménages de 11 kebeles, la plus petite unité communautaire, ont été interrogés. Les races primitives d'orge collectées ont été comparées à celles collectées au Japon, aux États-Unis (USA) et dans d'autres endroits éthiopiens. Illumina iSelect (plateforme de génotypage 50K) a été utilisé pour identifier les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) (20 367). Trente landraces ont été trouvées à Gumer. Burdaenadenber avait l'estimation de l'indice Shannon à la ferme la plus élevée (2,0), suivie d'Aselecha (1,97) et d'Enjefo (1,95). Aselecha et Fetazer avaient les valeurs de richesse les plus élevées (44 %) et les plus faibles (29 %), respectivement. Des valeurs d'indice de Simpson élevées et faibles ont été trouvées chez Aselecha (84 %) et Wulbaragenateretero (79 %), respectivement. L'arbre voisin a révélé que les races primitives de Gumer formaient un sous-ensemble distinct avec un nœud ancestral commun ; un sous-ensemble sœur contenait des races primitives d'orge du Japon. Selon l'analyse de la structure de la population, les races primitives d'orge de Gumer différaient du Japon et des États-Unis. L'analyse en composantes principales a révélé que l'orge américaine était le groupe le plus éloigné de l'orge Gumer. Les fréquences alléliques des marqueurs variaient de 0,10 à 0,50, avec une valeur moyenne de 0,28. Les valeurs moyennes de la diversité génétique de Nei (0,38) et du contenu en informations polymorphes (0,30) indiquaient la présence d'une grande diversité génétique dans les échantillons. Le regroupement des adhésions n'était pas basé sur l'origine géographique. Une diversité génétique importante nécessite des recherches et des analyses supplémentaires sur la diversité locale de l'orge, car la sélection et l'utilisation de l'orge en Éthiopie auraient été affectées par la préférence des groupes ethniques.Translated Description (Spanish)
La cebada es el quinto cultivo alimentario más importante de Etiopía. Los estudios de relación genética y estructura poblacional de la cebada se limitan a colecciones de bancos de genes. Por lo tanto, este estudio llena un vacío al investigar la selección, el consumo, el valor económico, la diversidad genética y la estructura de la población de la cebada recolectada en la granja del distrito de Gumer de la Zona de Gurage, que ha recibido poca atención. La información sobre el uso de cebada en el área de estudio se recopiló mediante entrevistas semiestructuradas y cuestionarios. Se entrevistaron 124 hogares de 11 kebeles, la unidad comunitaria más pequeña. Las variedades autóctonas de cebada recolectadas se compararon con las recolectadas en Japón, Estados Unidos (EE. UU.) y otros lugares de Etiopía. Se utilizó Illumina iSelect (plataforma de genotipado 50K) para identificar polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) (20,367). Se encontraron treinta variedades autóctonas en Gumer. Burdaenadenber tuvo la estimación más alta del índice de Shannon en la granja (2.0), seguido de Aselecha (1.97) y Enjefo (1.95). Aselecha y Fetazer tuvieron los valores de riqueza más altos (44%) y más bajos (29%), respectivamente. Se encontraron valores altos y bajos del índice de Simpson en Aselecha (84%) y Wulbaragenateretero (79%), respectivamente. El árbol vecino reveló que las variedades autóctonas Gumer formaban un subgrupo separado con un nodo ancestral común; un subgrupo hermano contenía variedades autóctonas de cebada de Japón. Según el análisis de la estructura de la población, las variedades autóctonas de cebada de Gumer diferían de las de Japón y Estados Unidos. El análisis de los componentes principales reveló que la cebada estadounidense era el grupo más distante de la cebada Gumer. Las frecuencias alélicas de los marcadores oscilaron entre 0,10 y 0,50, con un valor medio de 0,28. Los valores medios de la diversidad génica de Nei (0,38) y el contenido de información polimórfica (0,30) indicaron la presencia de una alta diversidad genética en las muestras. La agrupación de accesiones no se basó en el origen geográfico. Una diversidad genética significativa exige una investigación y un análisis adicionales de la diversidad local de la cebada porque la selección y el uso de la cebada en Etiopía se habrían visto afectados por la preferencia de los grupos étnicos.Files
journal.pone.0279737&type=printable.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:0b94638e002785fd1bf17a62c0a506d3
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التنوع الوراثي والتركيب السكاني لأصناف الشعير من منطقة غومر في جنوب إثيوبيا: الاستخدام للتكاثر والحفظ
- Translated title (French)
- Diversité génétique et structure de la population des races primitives d'orge du district de Gumer, dans le sud de l'Éthiopie : utilisation pour la reproduction et la conservation
- Translated title (Spanish)
- Diversidad genética y estructura de la población de las variedades autóctonas de cebada del distrito Gumer del sur de Etiopía: utilización para la cría y la conservación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4313534979
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0279737
References
- https://openalex.org/W1519685524
- https://openalex.org/W1709773951
- https://openalex.org/W1845328476
- https://openalex.org/W195432350
- https://openalex.org/W2011754631
- https://openalex.org/W2016603972
- https://openalex.org/W2034153125
- https://openalex.org/W2046191412
- https://openalex.org/W2067376788
- https://openalex.org/W2073473064
- https://openalex.org/W2116585889
- https://openalex.org/W2122320973
- https://openalex.org/W2125092464
- https://openalex.org/W2147673524
- https://openalex.org/W2157511669
- https://openalex.org/W2161339576
- https://openalex.org/W2236190993
- https://openalex.org/W2513727910
- https://openalex.org/W2586189743
- https://openalex.org/W2610080502
- https://openalex.org/W2620008807
- https://openalex.org/W2620063623
- https://openalex.org/W2751842030
- https://openalex.org/W2766045568
- https://openalex.org/W2810982759
- https://openalex.org/W2883402907
- https://openalex.org/W2884074700
- https://openalex.org/W2899296757
- https://openalex.org/W2903864929
- https://openalex.org/W2910447993
- https://openalex.org/W2912147411
- https://openalex.org/W2923015231
- https://openalex.org/W2942014282
- https://openalex.org/W2988596226
- https://openalex.org/W2994786086
- https://openalex.org/W3081055710
- https://openalex.org/W3086687188
- https://openalex.org/W3087995416
- https://openalex.org/W3095186842
- https://openalex.org/W3110395203
- https://openalex.org/W3131336686
- https://openalex.org/W3133254279
- https://openalex.org/W3133410074
- https://openalex.org/W3158862899
- https://openalex.org/W3196485624
- https://openalex.org/W3196951936
- https://openalex.org/W3197888979
- https://openalex.org/W4249468678
- https://openalex.org/W4254206327