Tính khả thi của các dấu phân tử SCoT và SSR trong phân tích đa dạng di truyền ở các kiểu gen C. morifolium

Batoul Kobeissi1, Abbas Saidi1, Ahmad Kobeissi2, Mohammadreza Shafie3
1Department of Plant Sciences and Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, G.C, Tehran, Iran
2Applied Plant Biotechnology Laboratory, Faculty of Sciences, Lebanese University, Beirut, Lebanon
3Scientific Board of National Institute of Ornamental Plants (NIOP), Mahallat, Iran

Tóm tắt

Cúc được xếp hạng thứ hai trong số các loại hoa cắt cành có giá trị kinh tế quan trọng nhất chỉ sau hoa hồng. Hoa này được coi là rất quan trọng từ nhiều khía cạnh của dược liệu thương mại và y học truyền thống. Trong nghiên cứu này, 30 dấu hiệu lặp lại chuỗi đơn (SSR) và 8 dấu hiệu đa hình mục khởi đầu (SCoT) đã được sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền của 32 giống cây trồng C. morifolium. Tổng cộng, 127 alen đã được phát hiện. Số alen trung bình trên mỗi vị trí dấu hiệu là 2.13 cho SSR (dao động từ 1 đến 4) và 7.78 cho dấu hiệu SCoT (dao động từ 1 đến 18). Một mối tương quan tích cực có ý nghĩa giữa các ma trận tương đồng đã được đạt được bởi hai dấu hiệu. Giá trị PIC trung bình cho các dấu hiệu SSR và SCoT lần lượt là 0.37 và 0.34. Kết quả phân cụm cho cả hai hệ thống dấu hiệu đã chia các kiểu gen thành bốn cụm. Những phát hiện này cho thấy rằng hiệu quả của các dấu hiệu SSR và SCoT là tương đối giống nhau trong việc nhận diện kiểu gen cúc. Các tác giả đã thực hiện việc kết hợp giữa các dấu hiệu SCoT và SSR như một phương pháp mới để đánh giá đa dạng di truyền trong cúc. Các ứng dụng tiếp theo của các kết quả có thể được sử dụng trong bảo tồn nguồn gen và tăng cường nền tảng di truyền cho các chương trình lai tạo của C. morifolium.

Từ khóa

#Chrysanthemum #C. morifolium #di truyền #đa dạng di truyền #dấu phân tử #SSR #SCoT

Tài liệu tham khảo

Bhattacharya A, Teixeira JA (2006) Molecular systematics in Chrysanthemum  Grandiflorum (Ramat.) Kitamura. Sci Hortic 109:379–384. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.06.004 Kafi M, Ghahsareh M (2009) Floriculture, vol 1, 4th edn. Jahad Press, Tehran, pp 108–118 Al-qurainy F, Salim K, Mohammad N, Mohamed T (2015) SCoT marker for the assessment of genetic diversity in Saudi Arabian date palm cultivars. Pak J Bot 47(2):637–643 Anderson NO (2006) Flower breeding and genetics. Issues, challenges and opportunities for the 21st Century. Springer, Dordrecht Liu P-L, Wan Q, Guo Y-P, Yang J, Rao G-Y (2012) Phylogeny of the genus Chrysanthemum L.: evidence from single-copy nuclear gene and chloroplast DNA sequences. PLoS ONE 7(11):e48970. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0048970 Hartl DL, Jones EW (2005) Genetics: analysis of genes and genomes. Jones and Bartlett Publishers, Sudbury Klie M, Ina M, Marcus L, Thomas D (2013) Lack of structure in the gene pool of the highly polyploid ornamental chrysanthemum. Mol Breeding 32:339. https://doi.org/10.1007/s11032-013-9874-4 Kalendar R, Flavell AJ, Ellis THN, Sjakste T, Moisy C, Schulman AH (2011) Analysis of plant diversity with retrotransposon-based molecular markers. Heredity 106:520–530 Hajibarat Z, Saidi A, Hajibarat Z, Talebi R (2014) Genetic diversity and population structure analysis of landrace and improved chickpea (Cicer Arietinum) genotypes using morphological and microsatellite markers. Environ Exp Biol 12:161–166 Collard Bertrand CY, Mackill DJ (2009) Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants. Plant Mol Biol Rep 27:86–93. https://doi.org/10.1007/s11105-008-0060-5 Hajibarat Z, Saidi A, Hajibarat Z, Talebi R (2015) Characterization of genetic diversity in chickpea using SSR markers, start codon targeted polymorphism (SCoT) and conserved DNA-derived polymorphism (CDDP). Physiol Mol Biol Plants 21(3):365–373. https://doi.org/10.1007/s12298-015-0306-2 Chatterjee J, Mandal AKA, Ranade SA, Silva JATD et al (2006) Molecular systematics in Chrysanthemum grandiflorum (Ramat.) Kitamura. Sci Hortic 110:373–378 Zhang F, Chen S, Chen F, Fang W, Li F (2010) A preliminary genetic linkage map of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium) cultivars using RAPD, ISSR and AFLP markers. Sci Hortic 125:422–428 Li T, Guo J, Li Y, Ning H, Xia S, Zheng C (2013) Scientia horticulturae genetic diversity assessment of chrysanthemum germplasm using conserved DNA-derived polymorphism markers. Sci Hortic 162:271–277. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.027 Saidi A, Eghbalnegad Y, Hajibarat Z (2017) Study of genetic diversity in local rose varieties (Rosa spp.) using molecular markers. Banats J Biotechnol 16:148–157 Wang Q, Zhang B, Lu G (2009) Conserved region amplification polymorphism (CoRAP), a novel marker technique for plant genotyping in Salvia miltiorrhiza. Plant Mol Biol Rep 27:139–143 Yuan W, Ye S, Du L, Li S, Miao X, Shang F (2016) Isolation and characterization of microsatellite markers for Dendranthema morifolium (Asteraceae) using next-generation sequencing. Genet Mol Res 15(4):1–7 Zhang F, Chen S, Chen F, Fang W, Deng Y, Chang Q, Liu P (2011) Genetic analysis and associated SRAP markers for flowering traits of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium). Euphytica 117:15–24 Zhang Y, Chen W (2013) Assessing the genetic diversity of chrysanthemum cultivars with microsatellites. J Am Soc Hortic Sci 138(6):479–486 Zhang DL, Zhang HL, Wang MX, Sun JL, Qi YW et al (2009) Genetic structure and differentiation of Oryza sativa L. in China revealed by microsatellites. Theor Appl Genet 119:1105–1117 Feng S, Renfeng H, Jiangjie L, Mengying J, Xiaoxia S (2016) Development of SSR markers and assessment of genetic diversity in medicinal Chrysanthemum morifolium cultivars. Front Genet 7:1–11. https://doi.org/10.3389/fgene.2016.00113 Xiong F, Zhong R, Han Z, Jiang J, He L, Zhuang W, Tang R (2011) Start codon targeted polymorphism for evaluation of functional genetic variation and relationships in cultivated peanut (Arachis hypogaea L.) genotypes. Mol Biol Rep 38:3487–3494 Zhang J, Esselink G, Che D, Fougère-Danezan M, Arens P, Smulders M (2013) The diploid origins of allopolyploid rose species studied using single nucleotide polymorphism haplotypes flanking a microsatellite repeat. J Hortic Sci Biol 88:85–92 Pirttilä MA, Hirsikorpi M, Kämäräinen T, Jaakola L, Hohtola A (2001) DNA isolation methods for medicinal and aromatic plants. Int Soc Plant Mol Biol 19:273a–273f Huson DH, Bryant D (2006) User manual for SplitsTree4 V4.13.1. Mol Biol Evol 2 (23):254–267. software available from www. splitstree.org Rohlf FJ (2000) NTSYS-Pc numerical taxonomy and multivariate analysis system. Exeter Publications, Setauket Khaing AA, Moe KT, Hong WJ, Park CS, Yeon KH, Park HS (2013) Phylogenetic relationships of chrysanthemums in Korea based on novel SSR markers. Genet Mol Res 12(4):5335–5347 Bhattacharyya P, Kumaria S, Kumar S, Tandon P (2013) Start codon targeted (SCoT) marker reveals genetic diversity of Dendrobium nobile Lindl. An endangered medicinal orchid species. Gene 529:21–26 Gorji AM, Poczai P, Polgar Z, Taller J (2011) Efficiency of arbitrarily amplified dominant markers (SCOT, ISSR and RAPD) for diagnostic fingerprinting in tetraploid potato. Am J Potato Res 88:226–237 Heikrujam M, Kumar J, Agrawal V (2015) Genetic diversity analysis among male and female jojoba genotypes employing gene targeted molecular markers, start codon targeted (SCoT) polymorphism and CAAT box-derived polymorphism (CBDP) markers. MetaGene 5:90–97. https://doi.org/10.1016/j.mgene.2015.06.001