Organization of morphological and genetic diversity of Caribbean and Venezuelan papaya germplasm

¹ Cirad, Station de Neufchâteau, Sainte-Marie, 97130 Capesterre-Belle-Eau, Guadeloupe, France
² Cirad, Boulevard de la Lironde, TS 50 / PS4, 34398 Montpellier Cedex 5, France

Corresponding author: patrick.ollitrault@cirad.fr

Received: 11 July 2005
Accepted: 24 November 2005

Abstract

Introduction. The severe impact of papaya bacterial canker in the West Indies justified launching a program to transfer the genetic resistance/tolerance identified in local germplasm to good-quality cultivars. As a first step, a germplasm collection from the Caribbean was gathered and its morphological and genetic diversity assessed. Materials and methods. The total sample included 50 accessions from the Lesser Antilles, Cuba, Venezuela, Costa Rica and Hawaii. Morphological data from a subsample of 29 accessions were submitted to analysis of variance, principal component analysis and Neighbor-Joining cluster analysis. Nine isozyme systems were tested, and the corresponding data were processed for cluster analysis and genetic parameters, including the fixation index, diversity indices and heterozygosity. Results. Eighteen of the 47 Caribbean and Venezuelan accessions exhibited hermaphroditism. Venezuelan accessions displayed the widest morphological diversity, while those from Barbados were distinguished by fruit quality. Sexual type affected leaf and flower traits. Cluster analysis shows little morphological differentiation between origins, with the relative grouping of the accessions from Guadeloupe or Barbados. Only four isozyme systems were polymorphic, producing 34 distinct zymotypes, with a relatively high heterozygosity and a particular diversity in Venezuela, Guadeloupe and Barbados. Geographic structuration appears limited in the cluster analysis among individuals; however, it is clearer when considering the six best-represented populations, with one cluster representing Venezuela, Trinidad and Barbados, and one for Guadeloupe, Martinique and Grenada. Discussion. The low level of fixation is attributed to dioecy and to the low level of selection. The relative isolation of island populations has favored geographic differentiation, albeit limited. The differentiation between the good-quality germplasm from Barbados and the tolerant populations from Martinique and Guadeloupe encourages the development of a marker-assisted introgression scheme.

Résumé

Introduction. Pour lutter contre le chancre bactérien qui empêche le développement du papayer aux Antilles, un programme visant à transférer les facteurs de résistance génétique de génotypes locaux vers des cultivars commerciaux a été mis sur pied. Dans une première étape, une collection de germplasm caribéen a été réunie pour en étudier la diversité morphologique et génétique. Matériels et méthodes. L’échantillon comprend 50 accessions des Petites Antilles, Cuba, Venezuela, Costa Rica et Hawaï. Les données morphologiques d’un sous-échantillon de 29 accessions ont été soumises à l’ analyse de variance, l’analyse en composantes principales et la classification par la méthode du Neighbor Joining. Neuf systèmes enzymatiques ont été testés et les données correspondantes ont été traitées par analyses de classification et calcul des paramètres génétiques, notamment les indices de fixation, diversité et hétérozygotie. Résultats. Dix-huit des 47 accessions des Caraïbes et du Vénézuéla ont présenté de l’hermaphrodisme. Les accessions du Venezuela ont montré la plus large diversité morphologique, tandis que celles de Barbade se sont distinguées par la qualité du fruit. Le type sexuel a influé sur les caractères foliaires et floraux. La classification montre peu de différenciation morphologique selon l’origine, avec les regroupements des accessions de Guadeloupe et de Barbade. Seuls quatre systèmes enzymatiques se sont révélés polymorphes, formant 34 zymotypes, avec une hétérozygotie relativement élevée et une diversité particulière au Venezuela, en Guadeloupe et à Barbade. La structuration géographique apparaît limitée dans l’analyse entre individus, mais elle est plus marquée si l’on considère les six populations les mieux représentées, avec un grand groupe pour le Venezuela, Trinidad et Barbade, et un autre pour la Guadeloupe, la Martinique et Grenade. Discussion. Le faible niveau de fixation peut être attribué à la dioécie et au faible niveau de sélection. La relative isolation des populations insulaires a favorisé une différenciation géographique limitée. La divergence entre le germplasm de bonne qualité de Barbade et les populations tolérantes de Martinique et Guadeloupe favorise le développement d’un schéma d’introgression assistée par marqueurs.