Combining molecular-marker and chemical analysis of Capparis deciduas (Capparaceae) in the Thar Desert of Western Rajasthan (India)

ABSTRACT

The Thar Desert, a very inhospitable place, accommodates only plant species that survive acute drought, unpredictable precipitation, and those can grow in the limited moisture of sandy soils. Capparis decidua is among one of the few plants able to grow well under these conditions. This species is highly exploited and has been naturally taken, as local people use it for various purposes like food, timber and fuel, although, no management or conservation efforts have been established. The present study was conducted in this arid area of Western Rajasthan (India) with the aim to obtain preliminary molecular information about this group of plants. We evaluated diversity among 46 samples of C. decidua using chemical parameters and random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers. Fourteen chemical parameters and eight minerals (total 22 variables) of this species fruits were estimated. A total of 14 RAPD primers produced 235 band positions, of which 81.27% were polymorphic. Jaccard s similarity coefficients for RAPD primers ranged from 0.34 to 0.86 with a mean genetic similarity of 0.50. As per observed coefficient of variation, NDF (Neutral Detergent Fiber) content was found to be the most variable trait followed by starch and soluble carbohydrate. The Manhattan dissimilarity coefficient values for chemical parameters ranged between 0.02-0.31 with an average of 0.092. The present study revealed a very low correlation (0.01) between chemical parameters and RAPD-based matrices. The low correlation between chemical- and RAPD-based matrices indicated that the two methods were different and highly variable. The chemical-based diversity will assist in selection of nutritionally rich samples for medicinal purpose, while genetic diversity to face natural challenges and find sustainable ways to promote conservation for future use.

RESUMEN

El desierto de Thar, un lugar muy inhóspito, alberga sólo a las especies de plantas capaces de resistir a condiciones de sequía extrema, a las precipitaciones impredecibles, y a las plantas que pueden crecer en la humedad limitada de los suelos arenosos. Capparis decidua se encuentra entre una las pocas plantas capaces de crecer bien en estas condiciones. Esta especie es altamente explotada y se ha tomado de forma natural, así los habitantes locales las han usado para varios propósitos, como alimento, madera y combustible, aunque sin ningún programa de manejo o esfuerzo por conservación. El presente estudio se llevó a cabo en esta zona árida del oeste de Rajastán (India) con el objetivo de obtener información molecular preliminar sobre este grupo de plantas. Se evaluó la diversidad entre 46 muestras de C. decidua usando parámetros químicos y marcadores de ADN polimórfico amplificado al azar (RAPD por sus siglas en inglés). Catorce parámetros químicos y ocho minerales (22 variables en total) de los frutos de esta especie fueron estimados. Un total de 14 cebadores para RAPD produjeron 235 posiciones de bandas, de las cuales 81.27% fueron polimórficas. El coeficiente de similitud de Jaccard para los cebadores del RAPD varió entre 0.34 y 0.86 con un promedio de similitud genética de 0.50. De acuerdo con el coeficiente de variación observado, se encontró que el contenido de NDF fue el rasgo más variable, seguido por el almidón y los carbohidratos solubles. Los valores del coeficiente de disimilitud de Manhattan para los parámetros químicos osciló entre 0.02-0.31 con un promedio de 0.092. El presente estudio reveló una correlación muy baja (0.01) entre los parámetros químicos y las matrices basadas en RAPD. La baja correlación entre las matrices químicas y la basada en RAPD indicó que los dos métodos fueron diferentes y altamente variables. El estudio de la diversidad basada en su química ayudará en la selección de muestras nutricionalmente ricas para fines medicinales, mientras que la diversidad genética ayudará a enfrentar los desafíos naturales y encontrar formas sostenibles para promover la conservación de esta plana para uso futuro.