Genetic diversity and population structure of pencil yam (Vigna lanceolata) (Phaseoleae, Fabaceae), a wild herbaceous legume endemic to Australia, revealed by microsatellite markers

Abstract

Pencil yam (Vigna lanceolata Benth.) (Phaseoleae, Fabaceae) is a herbaceous legume endemic to Australia. A previous morphological study suggested that pencil yam is a complex species of two or more related taxa with seven distinct morphological types (morphotypes) and, thus, taxonomic revision is necessary. In this study, we assessed genetic diversity and determined the genetic structure of a pencil yam collection of 62 accessions from seven morphotypes using 18 microsatellite (simple sequence repeat) markers with the aim to provide information for taxonomic study. In total, 138 alleles were detected with a mean of 7.67 alleles per locus. Polymorphism information content per marker varied between 0.06 and 0.90 with a mean of 0.61, while the overall gene diversity was 0.62. Bayesian clustering, principal coordinate, and neighbor-joining analyses consistently revealed that these accessions are grouped into two subpopulations with difference in number of alleles, allelic richness, and gene diversity. The population structure was not related to either morphotype or geographical origin. Gene diversity of V. lanceolata was higher than that of wild Vigna radiata (L.) Wilczek and wild Vigna umbellata (Thunb.) Ohwi & Ohashi, comparable with that of wild Vigna mungo (L.) Hepper, Vigna exilis Tateishi & Maxted, and Vigna grandiflora (Prain) Tateishi & Maxted, and lower than that of wild Vigna angularis (Willd.) Ohwi & Ohashi. These results indicated that the taxonomy of V. lanceolata should be revised and that its gene diversity was moderate compared with the other wild Vigna species.Résumé : Vigna lanceolata Benth. (Phaseoleae, Fabaceae) est une légumineuse fourragère endémique de l'Australie. Une étude morphologique antérieure a suggéré que V. lanceolata est une espèce complexe comprenant au moins deux taxons et sept types morphologiques distincts (morphotypes), ce qui rend nécessaire sa révision taxonomique. Dans cette étude, les auteurs ont évalué la diversité génétique et déterminé la structure génétique d'une collection de V. lanceolata comportant 62 accessions de sept morphotypes à l'aide de 18 marqueurs microsatellites (répétition de séquence simple), dans le but d'obtenir de l'information en vue de l'étude taxonomique. Au total, 138 allèles ont été détectés, avec une moyenne de 7,67 allèles par locus. Le contenu informationnel du polymorphisme par marqueur variait de 0,06 à 0,90, avec une moyenne de 0,61, alors que la diversité génétique globale était de 0,62. L'agrégation bayésienne, les analyses en coordonnées principales et la méthode de NJ ont révélé systématiquement que ces accessions sont groupées en deux sous-populations qui diffèrent sur le plan du nombre d'allèles, de la richesse allélique et de la diversité génétique. La structure de la population n'était pas reliée au morphotype ou à l'origine géographique. La diversité génétique de V. lanceolata était plus grande que celle de Vigna radiata (L.) Wilczek et Vigna umbellata (Thunb.) Ohwi & Ohashi sauvages, comparable à celle de Vigna mungo (L.) Hepper sauv...

Vigna lanceolata in the fire-stick farming and the Australian Aboriginal culture

“…The previously proposed varieties angusta E. Pritz, filiformis Benth., lanceolata Benth. and latifolia C. T. White have been abandoned by all current classifications as insufficiently precise, leaving the issue of updating the genetic and phenotypic convolutedness of the species open (Nubankoh et al, 2015). The chromosome number of V. lanceolata is identical to that of its closest botanical relatives, x = 11 or 2n = 22 (Pasquet & Vanderborght, 1999).…”