Genetic diversity of cultivated Coffea arabica inbred lines assessed by RAPD, AFLP and SSR marker systems

Abstract

One of the greatest problems in Coffea arabica breeding is identifying precisely any inbred line, based only on botanical and agronomical descriptors, because of the reduced genetic variability of the species, close pedigree origin, which results in small phenotypic variation. Recently, molecular markers have been used for plant germplasm characterization and identification in several commercial species. This work evaluates the reliability of three marker systems: RAPD, AFLP and SSR, to characterize the genetic variability of commercially-used Coffea inbred lines developed by the Instituto Agronômico (IAC), and their potential for cultivar identification. All methods identified polymorphisms among the cultivars. The genetic diversity recognized by the methods is very similar, although is very narrow. RAPD and SSR marker systems grouped more efficiently the evaluated cultivars according to parental origin. None of the methods allowed inbred line identification. Therefore for varietal protection, it would be necessary using a combination of botanical, agronomical and molecular markers descriptors for precise cultivar identification.

A identificação de linhagens de Coffea arabica a partir de descritores botânicos e agronômicos é um problema para o desenvolvimento de cultivares. Basicamente, a limitada variação fenotípica observada em cultivares é o resultado de uma estreita variabilidade genética em C. arabica associada com uma origem genealógica próxima. Recentemente, os uso de marcadores moleculares tem contribuído para a caracterização e identificação de várias espécies de interesse comercial. O objetivo deste trabalho foi comparar a confiabilidade de três tipos de marcadores moleculares, RAPD, AFLP e SSR, para a caracterização da variabilidade genética e uma possível identificação de linhagens comerciais de Coffea desenvolvidas pelo IAC. Os métodos avaliados permitiram identificar polimorfismos entre cultivares. A variabilidade genética detectada por eles é muito semelhante, ainda que reduzida. Marcadores do tipo RAPD e SSR foram mais eficientes em análises de parentesco, e o agrupamento das linhagens correspondeu à sua origem genealógica. No entanto, nenhum dos métodos testados permitiu a identificação individual de linhagens. Neste caso, a utilização conjunta de descritores botânicos, agronômicos e marcadores moleculares é recomendada para a identificação precisa de linhagens, visando processos de proteção legal de cultivares de Coffea.