Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2452
Title: Diversity analysis in space and time of an annual selfing species (common bean, Phaseolus vulgaris) and a perennial outcrossing species (cardoon, Cynara cardunculus)
Other Titles: Analisi della diversità nello spazio e nel tempo di un specie annuale e autogama (fagiolo, Phaseolus vulgaris) e di una specie perenne e allogama (cardo, Cynara cardunculus)
Authors: Noorani, Arshiya
Keywords: Diversity;Bean;Cardoon;Genetic erosion;Diversità;Fagioli;Cardi;Erosione genetica;BIO/07
Issue Date: 10-Feb-2011
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 23. ciclo
Abstract: 
Evaluating changes in diversity over space and time are key in utilising and conserving biological resources. The aim of this study is to assess diversity in two different species with different breeding systems: in the cardoon a cross-fertilized, perennial and in the common bean a selfing, annual species. The study was designed such that wild types and traditional landraces for each species were obtained from the CIAT, IPK and University of Tuscia seed banks.
A total of 62 bean populations, totalling 498 individuals, were assessed in this study. There were eight wild populations from Latin America, 42 populations from Lazio, Italy, one Italian wild type and 10 Italian bean populations collected in 1950. DNA was extracted from all individuals in the study and amplified using 10 microsatellite markers. Results, based on 26 polymorphic loci, showed that the Lazio population were distinct from the cultivated varieties and from the wild types. The latter two groups of beans, however, were closer to each other than to the modern beans. Levels of polymorphism were high in all populations so that even if the populations from Lazio were different from the 1950 beans, no genetic erosion was found: AMOVA showed 37% diversity among populations and 63% within populations (p<0.000). Morphological data were also analysed through PCA for the Lazio beans. None of the 26 descriptors were significant in ascribing the diversity found, although seed and pod morphometrics were the relevant among the descriptors used.
There were 27 populations of cardoon in the study, of which nine were wild cardoon populations. The cultivated cardoon populations comprised eight European (non-Italian) populations (two of which collected in 1950), one Algerian population, and nine Italian populations. Seeds were obtained, germinated and DNA was extracted and amplified with four ISSR primers. The resulting 398 loci showed that two of the wild populations clustered together, but that there was no clear pattern as to diversity related to geographical origin or year of collection. Levels of polymorphism remained high in this species too, however, such that no genetic erosion was found. The morphological analysis involved data collection in the field and PCA performed. In contrast to the beans, diversity was defined by leaf length, plant height, total number of flowerheads and plant maturity.
Both species showed high levels of intra-varietal diversity, with the traditional varieties not clustering with the wild types. It is therefore possible that introgression has occurred from other sources of germplasm.

L’analisi dei cambiamenti nello spazio e nel tempo è un elemento essenziale nella utilizzazione e
conservazione delle risorse biologiche. Lo scopo di questo studio è la valutazione della diversità
genetica e morfologica in due specie con diversi sistemi di riproduzione: il cardo specie perenne e
allogama e il fagiolo specie annuale e autogama. Per ciascuna specie, sono stati ottenuti tipi
selvatici e varietà tradizionali dalla banca del seme CIAT, IPK dell’Università della Tuscia.
Sono state analizzate 62 genotipi di fagiolo, con 498 individui, di cui 8 tipi selvatici provenienti
dall’America Latina, 42 dal Lazio, un tipo selvatico italiano e 10 tipi risalenti al 1950. Il DNA è
stato estratto da ogni individuo e amplificato utilizzando 10 microsatelliti. I risultati, basati su 26 loci
polimorfici, mostrano che le popolazioni moderne italiane sono distinte geneticamente da quella
selvatica e quelle del 1950 che risultano essere più affini a quelle dell’America Latina. I livelli di
polimorfismo sono alti in tutte le popolazioni e non è stata rilevata erosione genetica, pur essendo le
varietà laziali moderne differenti da quelle degli anni cinquanta. Infatti, il test AMOVA mostra il
37% tra le popolazioni e il 63% all’interno delle popolazioni (p<0.000). Inoltre, sono stati analizzati
mediante la PCA i dati morfologici dei fagioli laziali moderni, utilizzando 26 descrittori
morfologicici riferiti ai semi e alla pianta, che non hanno evidenziato differenze significative.
Per quanto concerne il cardo, sono stati analizzati 27 genotipi di cui 9 selvatici. Le popolazioni di
cardo colitvato comprendono 8 tipi europei (di cui 2 risalenti agli anni cinquanta), un tipo algerino e
9 italiani. I semi sono stati fatti germinare e il DNA è stato estratto e amplificato utilizzando i
primers ISSR. Dall’analisi di 398 loci emerge che due delle popolazioni selvatiche appartengono al
medesimo cluster, ma non c’è un pattern evidente nella diversità legato alla distribuzione geografica
e all’anno di raccolta. Anche in questa specie è stato rilevato un elevato livello di polimorfismo in
assenza di un processo di erosione genetica. L’analisi dei dati morfologici raccolti in campo,
effettuata anche in questo caso con la PCA, mostra che la diversità dei tipi è definita in base alla
lunghezza delle foglie, l’altezza della pianta, il numero totale dei capolini e il tempo di maturazione.
Entrambe le specie mostrano alti livelli di diversità all’interno delle medesime varietà con le varietà
coltivate separate da quelle selvatiche. Pertanto, è possibile che si sia verificata introgressione da
altre fonti di germoplasma.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche
URI: http://hdl.handle.net/2067/2452
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