An efficient single nucleotide polymorphism assay to diagnose the genomic identity of poplar species and hybrids on the Canadian prairies

Hybridization frequently occurs among poplars, both naturally and artificially, hindering identification. Over 32 million clonal poplars, predominantly hybrids, have been planted throughout the Canadian prairies over the past century, making confirmation of genomic identity important. We developed a genotyping assay that rapidly diagnoses four compatible Populus species (Populus balsamifera L. and Populus deltoides Bartr. ex Marsh.: indigenous, Populus laurifolia Ledeb. and Populus nigra L.: exotics) and their hybrids found throughout this ecozone. First, we sequenced 23 genes from representative provenances of the four Populus species to discover single nucleotide polymorphisms (SNPs). Second, we developed and validated a medium-throughput genotyping assay of 26 diagnostic SNPs within these genes. We used this assay to genotype 198 trees from natural populations as well as 30 clones (pure species and hybrids), including those broadly distributed by Agriculture and Agri-Food Canada's Agroforestry Development Centre since 1910. This suite of SNPs has the resolving power to correctly identify pure species and hybrids of Populus. We confirmed the identity of clones of well-documented origin, complex hybrids with exotic components, and paternity of open-pollinated progenies from breeding programs. This diagnostic tool should prove useful for efficient molecular fingerprinting of breeding material and for further studies of interspecific gene flow on the Canadian prairies. L'hybridation est frequente chez les peupliers et rend parfois difficile leur identification. Au cours du dernier siecle, plus de 32 millions de peupliers, principalement hybrides, ont ete distribues dans l'ecozone des Prairies canadiennes rendant la confirmation de leur identite genomique necessaire. Nous avons developpe une puce de genotypage permettant de diagnostiquer rapidement quatre especes compatibles du genre Populus (Populus balsamifera L. et Populus deltoides Bartr. ex Marsh.: indigenes, Populus laurifolia Ledeb. et Populus nigra L.: exotiques) et leurs hybrides retrouves dans cette ecozone. Nous avons d'abord sequence 23 regions genetiques d'individus provenant des aires de distribution naturelle pour decouvrir des SNPs (single nucleotide polymorphisms) specifiques des especes. Ensuite, nous avons valide un ensemble de 26 SNPs diagnostiques en genotypant 198 arbres provenant de populations naturelles, ainsi que 30 clones distribues par le Centre de Developpement de l'Agroforesterie d'Agriculture et Agroalimentaire Canada depuis 1910. L'ensemble de SNP developpes possede la resolution necessaire pour identifier correctement les quatre especes pures etudiees et leurs hybrides. Il nous a permis de confirmer l'identite de clones d'origine connue, d'hybrides complexes a composantes exotiques, et la paternite de descendances issues de pollinisation libre. Cet outil diagnostique devrait s'averer utile pour obtenir rapidement des empreintes moleculaires de materiel utilise dans des programmes de selection et pour des etudes de flux genique dans les Prairies canadiennes. [Traduit par la Redaction]
Introduction Poplars are a significant component of the prairie ecosystem and have a panoply of human uses (reviewed in Tuskan et al. 2006). The low reproductive barriers and overlapping phenologies [...]