Assessment of genetic diversity of guava (Psidium guajava L.) using SSR marker for application in guava breeding program
Main Article Content
Abstract
The genetic variation of germplasm and accurate selection are important factors in the success of a breeding program. The objectives of this study were to identify Simple Sequence Repeat (SSR) markers for studying the genetic diversity of 68 Psidium guajava (P. guajava) varieties in germplasm and to study association of SSR marker with the leaf, peel, and pulp color of guava including used to verify hybrid guava varieties. The results indicated that fifty SSR markers showed DNA amplification. The Polymorphic Information Content (PIC) was found to have an average value of 0.31. Notably, six SSR markers exhibited a high level of PIC (>0.5), namely mPgCIR32, mPgCIR132, mPgCIR139, mPgCIR150, mPgCIR383, and mPgCIR446. These markers proved effective in distinguishing different guava varieties. The result revealed genetic divergence between P. guajava and Psidium cattleianum. Within the 68 varieties of P. guajava, a similarity index ranging from 0.30 to 0.99 was observed, leading to the identification of two clusters and six clades within a subgroup. Moreover, this work demonstrated the association of SSR markers with pulp colors such as pink, red, and purple. The marker mPgCIR153 was linked to pink pulp, while the marker mPgCIR446 was associated with both red and purple pulp. Additionally, the study confirmed the detection of five guava hybrids using these SSR markers. Therefore, utilization of SSR markers and understanding of the genetic diversity in guava will prove to be essential tools. This knowledge can be harnessed to improve the breeding and cultivation of guava varieties with specific pulp colors.
Article Details

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
จินตนา สามารถ, ฉันทนา วิชรัตน์, ธีรนุช เจริญกิจ และจันทร์เพ็ญ สะระ. 2560. การศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของฝรั่งในแปลงรวบรวมพันธุ์ของมหาวิทยาลัยแม่โจ้ด้วยเทคนิคอาร์เอพีดี. น.30-37. ใน: รายงานการประชุมวิชาการประจำปี 2560 มหาวิทยาลัยแม่โจ้ 7-8 ธันวาคม 2560. สำนักวิจัยและส่งเสริมวิชาการการเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้, เชียงใหม่.
จุฑามาศ ดำแก้ว และธีรนุช เจริญกิจ. 2566. พัฒนาการของผลดัชนีการเก็บเกี่ยวและปริมาณความร้อนสะสมของฝรั่งพันธุ์กิมจูแตงโม และนิโกร. วารสารผลิตกรรมการเกษตร. 5 (2): 86-96.
ตลาดไท. 2566. ราคาสินค้า. แหล่งข้อมูล: https://talaadthai.com/product-search/result?q=%E0%B8%9D%E0% B8%A3%E0%B8%B1%E0%B9%88%E0%B8%87. ค้นเมื่อ 5 ตุลาคม 2566.
มนตรี แสนสุข. 2558. ฝรั่งพันธุ์ใหม่ หวานพิรุณ ดางรุ่งกำลังมาแรง. Vol. 1. นานาสำนักพิมพ์ ในเครือ บริษัท ยิปซีกรุ๊ป จำกัด. กรุงเทพฯ.
วรพล ลากุล. 2562. องค์ประกอบความแปรปรวนทางพันธุกรรมของลักษณะทางปริมาณในคุณภาพผลฝรั่ง, วิทยานิพนธ์ ปริญญาวิทยาศาสตร มหาบัณฑิต วิทยาการพืชสวน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. นครปฐม.
สัจจะ ประสงค์ทรัพย์. 2564. ฐานข้อมูลพันธุกรรมพืช. แหล่งข้อมูล: http://hort.ezathai.org/?p=9450. ค้นเมื่อ 5 ตุลาคม 2566.
สำนักคุ้มครองพันธุ์พืช. 2566. รายชื่อพันธุ์ใหม่ที่ได้รับหนังสือสำคัญแสดงการจดทะเบียนพันธุ์พืชใหม่ (ค.พ.2) (837 พันธุ์). แหล่งข้อมูล: https://www.doa.go.th/pvp/?page_id=479. ค้นเมื่อ 5 ตุลาคม 2566.
สุเมธ กาญจนแสนส่ง. 2548. การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของลักษณะใบสีแดงในฝรั่ง. ปัญหาพิเศษ วิทยาศาสตรบัณฑิต (เกษตรศาสตร์) ภาควิชาพืชสวน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กำแพงแสน. นครปฐม.
สุพรรณิกา สงวนศิลป์, อุณารุจ บุญประกอบ และเกรียงศักดิ์ ไทยพงษ์. 2554. กิจกรรมของสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกฟลาโวนอยด์และคุณภาพผลของฝรั่งชนิดรับประทานสด. วิทยาศาสตร์เกษตร. 42 (3/1 (พิเศษ): 4.
สุรินทร์ ปิยะโชคณากุล. 2552. เครื่องหมายดีเอ็นเอ: จากพื้นฐานสู่การประยุกต์. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ.
สุรีพร เกตุงาม. 2546. เครื่องหมายดีเอ็นเอในงานปรับปรุงพันธุ์พืช. วารสารวิชาการมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี. 5 (2): 37-59.
อรรัตน์ มงคลพร. 2548. เครื่องหมายโมเลกุลเพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืช. จรัลสนิทวงศ์การพิมพ์. กรุงเทพฯ.
Ahmed, B., M. A. Mannan, and S. A. Hossain. 2011. Molecular characterization of guava ( Psidium guajava L.) germplasm by RAPD analysis. International Journal of Natural Sciences. 1.
Amiteye, S. 2021. Basic concepts and methodologies of DNA marker systems in plant molecular breeding. Heliyon. 7 (10): e08093.
Briceño, A., Y. Aranguren, and G. Fermin. 2010. Assessment of guava-derived SSR markers for the molecular characterization of Myrtaceae from different ecosystems in Venezuela. In Proceeding of In II International Symposium on Guava and other Myrtaceae 31 Janunry 2010. Belgium.
Campos, G., C. E, M. C. Tamayo Ordoñez, Y. Tamayo Ordoñez, P. J.S, Q. A, and L. Sánchez-Teyer. 2017. Application of sequence specific amplified polymorphism (SSAP) and simple sequence repeat (SSR) markers for variability and molecular assisted selection (MAS) studies of the Mexican guava. African Journal of Agricultural Research. 12: 2372-2387.
Chen, C.-C., C.-W. Huang, C.-Y. Lin, C.-H. Ho, H. N. Pham, T.-H. Hsu, T.-T. Lin, R.-H. Chen, S.-D. Yang, and C.-I. Chang. 2021. Development of disease-resistance-associated microsatellite DNA markers for selective breeding of Tilapia (Oreochromis spp.) farmed in Taiwan. Genes. 13 (1): 99.
Flores, G., S. B. Wu, A. Negrin, and E. J. Kennelly. 2015. Chemical composition and antioxidant activity of seven cultivars of guava (Psidium guajava) fruits. Food Chemistry. 170: 327-335.
Hwang, S.-K., and Y.-M. Kim. 2000. A simple and reliable method for preparation of cross-contamination-free plant genomic DNA for PCR-based detection of transgenes. Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 33 (6): 537-540.
Jahnke, G., J. Smidla, and P. Poczai. 2022. MolMarker: a simple tool for DNA fingerprinting studies and polymorphic information content calculation. Diversity. 14 (6): 497.
Kar, P. K., P. P. Srivastava, A. K. Awasthi, and S. R. Urs. 2008. Genetic variability and association of ISSR markers with some biochemical traits in mulberry (Morus spp.) genetic resources available in India. Tree Genetics & Genomes. 4 (1): 75-83.
Kherwar, D., K. Usha, S. V. A. Mithra, and B. Singh. 2018. Microsatellite (SSR) marker assisted assessment of population structure and genetic diversity for morpho-physiological traits in guava (Psidium guajava L.). Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology. 27 (3): 284-292.
Kumar, C., R. Kumar, S. K. Singh, A. K. Goswami, A. Nagaraja, R. Paliwal, and R. Singh. 2020. Development of novel g-SSR markers in guava (Psidium guajava L.) cv. Allahabad Safeda and their application in genetic diversity, population structure and cross species transferability studies. PLoS One. 15 (8): e0237538.
Mehmood, A., S. Luo, N. Ahmad, C. Dong, T. Mahmood, Y. Sajjad, M. Jaskani, and P. Sharp. 2015. Molecular variability and phylogenetic relationships of guava (Psidium guajava L.) cultivars using inter-primer binding site (iPBS) and microsatellite (SSR) markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 63: 1345-1361.
Naga Chaithanya, M. V., D. Sailaja, M. R. Dinesh, C. Vasugi, D. C. Lakshmana Reddy, and C. Aswath. 2017. Microsatellite-Based DNA Fingerprinting of Guava (Psidium guajava) Genotypes. In Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences 01 September 2017. India.
Padmakar, B., C. Kanupriya, P. M. Latha, K. Prashant, M. Dinesh, D. Sailaja, and C. Aswath. 2015. Development of SRAP and SSR marker-based genetic linkage maps of guava (Psidium guajava L.). Scientia Horticulturae. 192: 158-165.
Pavlíek, A. 1999. Free tree-freeware program for construction of phylogenetic trees on the basis of distance data and bootstrap/jackknife analysis of the tree robustness. Application in the RAPD analysis of genus Frenkelia. Folia Biol (Prague). 45: 97-99.
Rambaut, A. 2018. FigTree–Tree Figure Drawing Tool Version v. 1.4. 4. Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh: Edinburgh.
Risterucci, A., M.-F. Duval, W. Rohde, and N. Billotte. 2005. Isolation and characterization of microsatellite loci from Psidium guajava L. Molecular Ecology Notes. 5 (4): 745-748.
Risterucci, A. M., G. Nansot, R. Grangeon, V. Lepitre, A. Reeper, X. Argout, M. Ruiz, and N. Billotte. 2010. Development of guava microsatellite (SSR) markers using the SAT software. Acta Horticulturae. 849: 113-120.
Ruan, C. 2010. Germplasm-regression-combined marker-trait association identification in plants. African Journal of Biotechnology. 9 (5): 573-580.
Serrote, C. M. L., L. R. S. Reiniger, K. B. Silva, S. M. dos Santos Rabaiolli, and C. M. Stefanel. 2020. Determining the Polymorphism Information Content of a molecular marker. Gene. 726: 144175.
Shalini, K. V., S. Manjunatha, P. Lebrun, A. Berger, L. Baudouin, N. Pirany, R. M. Ranganath, and D. T. Prasad. 2007. Identification of molecular markers associated with mite resistance in coconut (Cocos nucifera L.). Genome. 50 (1): 35-42.
Sitther, V., D. Zhang, D. L. Harris, A. K. Yadav, F. T. Zee, L. W. Meinhardt, and S. A. Dhekney. 2014. Genetic characterization of guava (Psidium guajava L.) germplasm in the United States using microsatellite markers. Genetic Resources and Crop Evolution. 61: 829-839.
Sohi, H. S., M. I. S. Gill, P. Chhuneja, N. K. Arora, S. S. Maan, and J. Singh. 2022. Construction of Genetic Linkage Map and Mapping QTL Specific to Leaf Anthocyanin Colouration in Mapping Population ‘Allahabad Safeda’בPurple Guava (Local)’of Guava (Psidium guajava L.). Plants. 11 (15): 2014.
Thakre, M., H. S, R. M.K, R. Senapati, S. G. Rudra, S. Saha, A. Nagaraja, M. K. Verma, G. K. S, E. Varghese, and A. M. Sevanthi. 2023. Pigment composition analysis of fruit pulp in the recombinant progenies reveals the polygenic nature of pulp color inheritance in guava (Psidium guajava L.). Tree Genetics & Genomes. 19 (2): 20.
Valdés-Infante Herrero, J., N. N. Rodríguez, D. Becker, B. Velázquez, D. Sourd, G. Espinosa, and W. Rohde. 2007. Microsatellite characterization of guava (Psidium guajava L.) germplasm collection in Cuba. Cultivos Tropicales. 28 (3): 61-67.
Wu, S., J. Yang, Y. Huang, Y. Li, T. Yin, S. D. Wullschleger, G. A. Tuskan, and R. Wu. 2010. An improved approach for mapping quantitative trait Loci in a pseudo-testcross: revisiting a poplar mapping study. Bioinformatics and Biology Insights. 4: BBI-S4153.
Yazdani, R., I. Scotti, G. Jansson, C. Plomion, and G. Mathur. 2003. Inheritance and diversity of simple sequence repeat (SSR) microsatellite markers in various families of Picea abies. Hereditas. 138 (3): 219-227.