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Fingerprint Construction and Genetic Diversity Analysis of Quinoa Based on SSR Markers

Chen Cuiping1,2(), Yan Dianhai1,2, Zhang Shumiao2, Zuo Haonan2, Gao Sen2, Liu Yang1,2()   

  1. 1Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Qinghai University, Xining 810016, Qinghai, China
    2Xining Sub-Center for New Plant Variety Tests, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Xining 810016, Qinghai, China
  • Received:2021-09-30 Revised:2022-03-01 Online:2023-06-15 Published:2023-06-16

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4

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131

Abstract:

The total of 18 pairs of SSR primers were selected to analyze the genetic diversity of 96 quinoa germplasm materials from different sources, and a DNA fingerprint database was constructed. The results showed that 94 alleles were detected by 18 pairs of SSR primers, and 3-10 alleles were detected each pair of SSR primers. Using 18 pairs of primers, 96 quinoa germplasm materials could be identified. The genetic similarity coefficients varied from 0.55 to 0.98, with an average of 0.77. The 96 quinoa materials were classified into three categories.

Key words: Quinoa, SSR markers, Fingerprint, Genetic diversity

Table 1

The numbers and sources of quinoa materials"

序号
Number		 种质编号
Germplasm number		 来源
Source		 序号
Number		 种质编号
Germplasm number		 来源
Source		 序号
Number		 种质编号
Germplasm number		 来源
Source
1 BZ-01 中国青海海西 33 BZ-35 中国西藏 65 BZ-68 (W) 中国青海海西
2 BZ-02 中国青海海西 34 BZ-36 中国西藏 66 BZ-68 (P) 中国青海海西
3 BZ-03 中国西藏 35 BZ-37 中国西藏 67 BZ-71 中国西藏
4 BZ-04 中国西藏 36 BZ-38 中国青海海西 68 PB-01 中国西藏
5 BZ-05 中国青海海西 37 BZ-40 中国青海西宁系选 69 PB-02 中国西藏
6 BZ-06 中国青海海西 38 BZ-41 中国青海西宁系选 70 PB-03 中国青海海西
7 BZ-07 中国青海海西 39 BZ-42 中国西藏 71 PB-04 (1) 中国青海海西
8 BZ-08 中国青海海西 40 BZ-43 (W) 中国青海海西 72 PB-04 (2) 中国青海海西
9 BZ-09 中国西藏 41 BZ-43 中国青海海西 73 PB-05 中国青海西宁
10 BZ-10 中国西藏 42 BZ-44 中国青海海西 74 PB-06 中国青海西宁系选
11 BZ-11 中国青海西宁 43 BZ-46 中国青海海西 75 PB-07 中国青海海西
12 BZ-14 中国青海海西 44 BZ-47 中国青海海西 76 y1-1 阿根廷
13 BZ-15 中国青海海西 45 BZ-49 中国青海海西 77 y1-2 阿根廷
14 BZ-16 中国西藏 46 BZ-50 中国青海海西 78 y1-3 阿根廷
15 BZ-18 中国西藏 47 BZ-51 中国青海海西 79 y1-4 阿根廷
16 BZ-19 中国西藏 48 BZ-52 中国青海海西 80 y1-7 阿根廷
17 BZ-20 中国青海西宁 49 BZ-53 中国青海海西 81 y1-8 阿根廷
18 BZ-21 中国青海海西 50 BZ-54 中国甘肃 82 y1-9 阿根廷
19 BZ-22 中国西藏 51 BZ-55 中国甘肃 83 y1-10 阿根廷
20 BZ-23 中国青海海西 52 BZ-56 中国甘肃 84 y1-12 (P) 阿根廷
21 BZ-24 中国青海海西 53 BZ-57 中国青海海西 85 y1-14 阿根廷
22 BZ-25 中国青海西宁 54 BZ-59 中国青海海西 86 y1-15 阿根廷
23 BZ-26 中国青海西宁 55 BZ-61 中国青海西宁系选 87 y1-16 (W) 阿根廷
24 BZ-27 中国青海海西 56 BZ-62 中国青海西宁系选 88 y1-17 阿根廷
25 BZ-28 (Y) 中国青海海西 57 BZ-63 中国青海海西 89 y1-18 阿根廷
26 BZ-28 (P) 中国青海海西 58 BZ-64 中国青海海西 90 y1-19 (P) 阿根廷
27 BZ-29 中国青海海西 59 BZ-65 (W) 中国青海海西 91 y1-19 (W) 阿根廷
28 BZ-30 中国青海西宁系选 60 BZ-65 (P) 中国青海海西 92 y1-20 阿根廷
29 BZ-31 中国青海西宁系选 61 BZ-66 (P) 中国青海海西 93 y1-21 阿根廷
30 BZ-32 中国西藏 62 BZ-66 (W) 中国青海海西 94 y1-24 阿根廷
31 BZ-33 中国青海海西 63 BZ-67 (W) 中国青海海西 95 y1-26 阿根廷
32 BZ-34 中国西藏 64 BZ-67 (P) 中国青海海西 96 y1-27 阿根廷

Table 2

Sequence information of SSR primers"

引物名称Primer name 正向DNA序列Forward DNA sequence 反向DNA序列Reverse DNA sequence
KAAT001 TGGCTATATCATATGCGTAATGTG GGGCTCAGATTGTATCTCGAC
KAAT016 GAGCCCGTGCTACAACTCAT CTGGGCAGAGCAGAACAGAT
KAAT018 GCACCAACCTGAGTCCTAGC CGTGTCGCTGCTCATATTGT
KAAT021 CGGCTCCCTACCAATTTCTT GCCCAATGGTCTTTGACACT
KAAT041 TGGGACTTCCATAAGGCAAC ATATTGCATGTCGAGCACCA
KAAT044 GGGTGGAGGCCCAGATTAT CAGAGCAGAGCTGGCAGAG
KCAA015 TGGTTGGAGGCAAACATACC TGAGGGTGAAGAGGAGGATG
KCAA065 GCCATCCTAGTTGGCGTTT TCTGTCCATTATCAACTTCACCA
KCAA078 AGGCGAGGATAACATGATCG AAGAAGCCATACCTCCCTCAC
KGA010 TGTTTCCTGCGTCCCTATTC GCTGAAGGTGAAATAGGTGGA
KGA038 ATGGACCTCCAATAATCACCA GAGAGAGAAAGAGGAGAGAGAAAGTG
KGA100 TGCAATGTCGAGAATGGCTA CCAACAATCATCATCGTCACA
KGA114 TGTTGAGTGCGCTTTAATGG AATAGGTGTAGCCGCGTAGG
KGA128 TGCTAGGGCTCTACTGAACTCAA CTGGCTGCACTTCCTCTTCT
KGA134 GCGGCTCTGATACCAATGAT TGTCAGCTGTCAAGAGGTTTG
KGA145 CCAGGGTGAATCAGGGAATA CTGGCAGGTGGGTCTTCTAT
KGA156 GGCACACCGAGAGAGAAGAG AGGGCTCGGACAATGAGTTA
BGA200 ACCAGCCACTTTGTCATTAGG GCCATGGTTGATGAATGAGA

Table 3

Amplification results of 18 pairs of SSR primers"

引物名称Primer name 等位基因数Na 观察杂合度Ho 期望杂合度He Shannon多样性指数I 多态信息含量PIC
KAAT001 7 0.21 0.16 0.28 0.26
KAAT016 6 0.23 0.18 0.29 0.24
KAAT018 5 0.29 0.22 0.37 0.34
KAAT021 10 0.17 0.13 0.23 0.20
KAAT041 7 0.24 0.18 0.31 0.26
KAAT044 6 0.16 0.18 0.31 0.27
KCAA015 4 0.41 0.35 0.52 0.32
KCAA065 4 0.48 0.33 0.48 0.36
KCAA078 6 0.36 0.20 0.30 0.19
KGA010 3 0.55 0.31 0.45 0.28
KGA038 5 0.37 0.32 0.47 0.34
KGA100 3 0.52 0.32 0.49 0.38
KGA114 5 0.28 0.19 0.33 0.28
KGA128 5 0.34 0.21 0.32 0.25
KGA134 5 0.44 0.17 0.30 0.21
KGA145 4 0.52 0.29 0.43 0.32
KGA156 6 0.32 0.19 0.30 0.25
BGA200 3 0.50 0.33 0.47 0.34
平均值Mean 5.2 0.36 0.24 0.37 0.28

Fig.1

The results of amplification by KGA145"

Table 4

Fingerprint of some quinoa germplasms"

种质编号
Germplasm number		 DNA指纹序列
DNA fingerprint sequence
BZ-08 2-1-2-1-2-1-2-1-2-3-3-2-2-0-2-2-2-2
BZ-18 2-1-1-1-2-1-2-2-2-5-1-2-1-1-1-2-2-1
BZ-19 1-2-2-1-2-1-1-1-2-3-1-2-1-2-1-1-2-1
BZ-22 2-1-1-1-2-1-1-2-2-3-2-2-1-1-2-2-2-1
BZ-26 2-1-2-1-2-1-2-1-2-3-2-1-1-1-2-2-2-1
BZ-29 1-1-3-2-2-1-2-2-2-4-2-1-1-1-1-2-3-1
BZ-32 2-2-2-2-2-2-3-2-2-5-3-2-2-1-2-2-3-1
BZ-33 1-2-1-1-2-1-1-1-2-3-1-1-1-2-2-2-2-1
BZ-34 1-2-1-1-2-1-1-1-1-4-2-2-1-2-2-2-2-1
BZ-40 1-2-2-2-2-2-2-2-1-4-3-3-1-0-2-2-2-1
BZ-42 1-2-1-1-2-1-1-1-3-4-1-1-1-1-2-1-2-1
BZ-46 1-1-2-1-3-1-3-1-2-4-2-2-2-0-1-2-3-1
BZ-47 1-2-1-1-2-1-3-1-2-3-2-1-1-0-3-2-2-1
BZ-57 2-1-2-1-2-1-1-1-2-3-2-1-1-1-1-2-2-1
BZ-59 1-1-2-1-3-2-2-1-2-4-1-1-1-1-1-2-3-2
BZ-62 1-1-2-1-2-2-1-1-2-4-2-1-1-1-1-2-3-1
BZ-63 1-1-1-1-2-1-1-1-2-3-1-1-1-1-2-2-2-1
BZ-64 1-1-1-1-2-1-2-1-2-3-1-1-1-1-1-2-2-1
BZ-65 (P) 1-1-2-2-2-1-1-1-2-5-2-2-2-1-1-2-2-1
BZ-67 (P) 1-1-2-2-2-2-2-1-3-4-2-3-2-2-1-2-2-1
BZ-68 (W) 1-3-2-3-2-2-1-1-2-4-2-2-2-2-3-2-2-1
BZ-68 (P) 2-1-4-1-2-2-3-1-2-4-2-3-2-2-2-2-3-1
BZ-71 1-1-1-1-2-1-2-1-2-3-2-1-1-0-2-2-2-1
PB-02 1-1-2-1-2-1-3-2-2-5-2-2-1-1-1-2-2-1
PB-04 (1) 1-2-1-2-2-1-3-1-2-4-3-2-2-1-2-2-2-1
y1-2 1-1-1-2-2-3-3-2-0-3-2-1-2-1-2-2-2-1
y1-4 1-1-1-1-2-1-2-0-2-3-1-1-1-1-1-2-2-1
y1-7 1-2-1-2-2-1-3-1-2-2-2-1-2-1-1-0-2-1
y1-8 1-1-1-1-2-2-4-1-2-2-2-2-2-1-1-1-2-1
y1-10 1-1-2-1-2-1-2-1-2-4-1-1-1-2-1-1-2-1
y1-14 1-1-1-1-2-1-2-1-2-4-1-1-1-2-1-1-2-1
y1-15 2-1-1-2-3-1-4-2-2-2-1-1-1-2-1-0-2-1
y1-19 (P) 2-1-1-2-2-2-4-1-3-4-2-1-1-2-1-1-2-1
y1-20 1-1-2-1-2-2-2-1-2-5-2-2-2-1-1-1-2-1
y1-24 1-1-2-1-2-1-2-1-1-3-2-1-1-1-1-1-2-1
y1-26 2-1-1-1-2-1-2-1-1-4-2-1-1-1-1-1-2-1

Table 5

Primer combinations for identification of 96 quinoa materials"

种质编号
Germplasm number		 引物组合
Primer combination
BZ-01 KAAT001、KAAT021、KAAT041
BZ-02 KAAT041、KAAT021、KGA128
BZ-03 KAAT001、KGA134
BZ-04
 KAAT016、KAAT041、KGA010、KGA038、KGA156、KAAT021
BZ-05 KAAT001、KGA145、BGA200、KAAT018
BZ-06 KAAT001、KAAT016、KAAT041、KCAA065
BZ-07 KAAT001、KAAT016、KAAT044、KCAA065
BZ-08 KGA156
BZ-09 KCAA015/KGA114
BZ-10
 KAAT016、KCAA015、KAAT021、KCAA065、KGA114
BZ-11
 KAAT016、KAAT044、KGA038、KGA128、KGA156、KGA114
BZ-14 KAAT001、KCAA078、KCAA078
BZ-15 KAAT041、KCAA015、KCAA078、KCAA065
BZ-16
 KCAA015、KAAT016、KGA038、KGA128、KAAT021
BZ-18 KAAT001
BZ-19 KGA128
BZ-20 KAAT001、KAAT016
BZ-21 KAAT016、KAAT018、KGA134
BZ-22 KGA145
BZ-23
 KAAT016、KAAT041、KGA128、KAAT018、KCAA078
BZ-24 KAAT001、KAAT041
BZ-25 KAAT016、KAAT044、KGA145
BZ-26 KAAT001
BZ-27 KGA134、KGA038、KGA134
BZ-28 (Y) KAAT041、KGA128、KGA145、KAAT021
BZ-28 (P)
 KAAT041、KGA128、KAAT021、KCAA078、KGA114
BZ-29 KAAT041
BZ-30 KCAA015/KAAT016
BZ-31
 KAAT016、KAAT044、KGA038、KGA100、KGA134
BZ-32 KAAT041
BZ-33 KAAT021
BZ-34 KAAT021
BZ-35 KAAT016、KCAA015、KGA038
BZ-36 KAAT001、KAAT044
BZ-37 KAAT001、KAAT016
BZ-38 KAAT001、KGA038
BZ-40 KAAT016
BZ-41 KGA114、KCAA065
BZ-42 KAAT041
BZ-43 (W) KAAT044、KCAA015
BZ-43 KAAT041、KAAT044
BZ-44 KAAT016/KGA156
BZ-46 KAAT041
BZ-47 KGA134
BZ-49 KAAT044、KCAA015
BZ-50 KAAT044、KCAA015、KGA128
BZ-51 KAAT016、KGA010、KGA100、KAAT018
BZ-52 KAAT016、KAAT044、KGA038
BZ-53
 KAAT016、KAAT044、KGA128、KAAT018、KAAT018、KGA114
BZ-54 KAAT041、KGA128、KCAA065
BZ-55 KAAT016、KAAT018
BZ-56 KAAT044、KGA128
BZ-57 KAAT001
BZ-59 KGA114
BZ-61 KAAT001、KAAT041、KAAT044、KGA134
BZ-62 KAAT041
BZ-63 KGA128
BZ-64 KAAT041
BZ-65 (W)
 KGA128、BGA200、KAAT041、KAAT021、KCAA065
BZ-65 (P) KGA134
BZ-66 (P) KGA100/KAAT021
BZ-66 (W) KGA156/KAAT021/KAAT041
BZ-67 (W) KAAT001/KCAA065
BZ-67 (P) KGA128
BZ-68 (W) KAAT021
BZ-68 (P) KAAT041
BZ-71 KAAT016
PB-01 KAAT016、KCAA015、KAAT018
y1-21 KCAA015、KAAT016、KAAT021
PB-02 KAAT021
PB-03 BGA200/KAAT041
PB-04 (1) KAAT016
PB-05 KAAT001、KGA010、KGA038
PB-06 KCAA015、KAAT016、KGA128、KGA134
PB-07 KGA038、KGA134、KGA145、KCAA078
PB-04(2) KAAT041、KAAT044
y1-1 KAAT001、KAAT044
y1-2 KCAA078
y1-3 KCAA078/KGA134
y1-4 KCAA078
y1-7 KAAT016
y1-8 KGA156
y1-9
 KAAT016、KAAT041、KGA128、KGA145、KAAT021
y1-10 KAAT041
y1-12 (P)
 KAAT016、KAAT041、KGA010、KGA038、KGA134
y1-14 KAAT021
y1-15 KCAA015
y1-16 (W) KAAT021/KGA128
y1-17 KGA010/KGA156
y1-18 KAAT018/KGA134
y1-19 (P) KGA010
y1-19 (W) KAAT001、KAAT044
y1-20 KCAA065
y1-24 KAAT041
y1-26 KGA134
y1-27 KCAA065/KGA156

Fig.2

Distribution of genetic similarity coefficients"

Fig.3

Cluster analysis of 96 quinoa germplasms"

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