Xây dựng bản đồ contig BAC của các nhiễm sắc thể đồng sắc thể A12 và D12 của Gossypium hirsutum L. acc. TM-1

Molecular Cytogenetics - Tập 8 - Trang 1-10 - 2015
Yanhui Lv1, Dan Ma1, Wenhua Liang1, Yuanda Lv1, Wangzhen Guo1, Yan Hu1, Tianzhen Zhang1
1State Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement, Hybrid Cotton R & D Engineering Research Center, MOE, Nanjing Agricultural University, Nanjing, China

Tóm tắt

Nhiễm sắc thể đồng sắc thể 12 của Gossypium hirsutum mã hóa các gen quan trọng liên quan đến độ xù, khả năng chết, phát triển tuyến và vô sinh nam. Trong nghiên cứu này, một bản đồ vật lý của nhiễm sắc thể 12 bông TM-1 đã được xây dựng. Nhiều thư viện genome cotton có đoạn lớn đã sẵn có, và việc tạo bản đồ vật lý toàn bộ genome bằng cách sử dụng các đoạn lớn kết hợp với nhân bản vi khuẩn đang là một lĩnh vực phát triển trong nghiên cứu genome. Tuy nhiên, việc giải mã genome bông gặp khó khăn do sự lặp lại trình tự và các vùng đồng sắc thể. Để phân biệt hiệu quả các đoạn đồng sắc thể, một phương pháp mới điều chỉnh các tham số của phần mềm FPC đã được áp dụng để xây dựng bản đồ contig. Tất cả các dấu hiệu có sẵn trên các nhiễm sắc thể A12 và D12 đã được sử dụng để sàng lọc thư viện TM-1 BAC qua PCR. Tổng cộng 775 đoạn clone (387 cho A12, 388 cho D12) đã được thu nhận bằng phương pháp dấu vân tay Hind III và được sử dụng để xây dựng bản đồ contig. Bảy cặp dấu hiệu SSR nằm trên A12 và D12 đã được chọn cho phân tích contig. Sau khi tối ưu hóa độ dung sai (10) và tham số cắt (1e-12), việc kết hợp tất cả các đoạn clone từ A12 và D12 đã tạo ra hai contig riêng biệt. Bản đồ contig BAC của các nhiễm sắc thể A12 và D12 đã được xây dựng và các tham số phần mềm FPC đã được tối ưu hóa cho phân tích. Phương pháp thu được là một nền tảng mạnh mẽ cho nghiên cứu toàn bộ genome và nghiên cứu tiến hóa trên bông.

Từ khóa

#Gossypium hirsutum #bản đồ contig BAC #nhiễm sắc thể đồng sắc thể #nghiên cứu genome #tối ưu hóa tham số FPC

Tài liệu tham khảo

Shizuya H, Birren B, Kim UJ, Mancino V, Slepak T, Tachiiri Y, et al. Cloning and stable maintenance of 300-kilobase-pair fragments of human DNA in escherichia-coli using an F-factor-based vector. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89(18):8794–7. Woo SS, Jiang J, Gill BS, Paterson AH, Wing RA. Construction and characterization of a bacterial artificial chromosome library of Sorghum bicolor. Nucleic Acids Res. 1994;22(23):4922–31. Staden R. A mew computer method for the storage and manipulation of DNA gel reading data. Nucleic Acids Res. 1980;8(16):3673–94. Coulson A, Sulston J, Brenner S, Karn J. Toward a physical map of the genome of the nematode Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A. 1986;83(20):7821–5. Frelichowski Jr JE, Palmer MB, Main D, Tomkins JP, Cantrell RG, Stelly DM. Cotton genome mapping with new microsatellites from Acala ‘Maxxa’ BAC-ends. Mol Gen Genet. 2006;275:479–91. Wang XF, Jun MA, Ma ZY, Zhang GY, Zheng YM. BAC library construction and characterization of Suyuan7235, a cotton germplasm with high fiber strength. Cotton Sci. 2006;18:200–3 (in Chinese with an English abstract). Zheng YM, Wang XF, Zhang GY, Li XH, Ma ZY. BAC library construction of Zhongmiansuo12 with high yield, high quality and disease resistance. J Hebei Agric Univ. 2004;27:17–20 (in Chinese with an English abstract). Yin JM, Guo WZ, Yang LM, Liu LW, Zhang TZ. Physical mapping of the Rf 1 fertility-restoring gene to a 100 kb region in cotton. Theor Appl Genet. 2006;112(7):1318–25. Wang XF, Ma J, Wang WS, Zheng YM, Zhang GY, Liu CJ. Construction and characterization of the first bacterial artificial chromosome library for the cotton species Gossypium barbadense L. Genome. 2006;49:1393–8. Kim HJ, Triplett BA. Cotton fiber growth in planta and in vitro. Models for plant cell elongation and cell wall biogenesis. Plant Physiol. 2001;127(4):1361–6. Fryxell P. A revised taxonomic interpretation of Gossypium L. (Malvaceae). Rheedea. 1992;2:108–65. Wendel JF. New World tetraploid cottons contain Old World cytoplasm. Proc Natl Acad Sci U S A. 1989;86(11):4132–6. Seelanan T, Schnabel A, Wendel JF. Congruence and consensus in the cotton tribe (Malvaceae). Syst Bot. 1997;22(2):259–90. Cronn RC, Small RL, Haselkorn T, Wendel JF. Rapid diversification of the cotton genus (Gossypium: Malvaceae) revealed by analysis of sixteen nuclear and chloroplast genes. Am J Bot. 2002;89(4):707–25. Wang K, Guo WZ, Zhang TZ. Detection and mapping of homologous and homoeologous segments in homoeologous groups of allotetraploid cotton by BAC-FISH. BMC Genomics. 2007;8:178. Rong JK, Abbey C, Bowers JE, Brubaker CL, Chang C, Chee PW, et al. A 3347-locus genetic recombination map of sequence-tagged sites reveals features of genome organization, transmission and evolution of cotton (Gossypium). Genetics. 2004;166(1):389–417. Nguyen TB, Giband M, Brottier P, Risterucci AM, Lacape JM. Wide coverage of the tetraploid cotton genome using newly developed microsatellite markers. Theor Appl Genet. 2004;109(1):167–75. Wang K, Song XL, Han ZG, Guo WZ, Yu JZ, Sun J, et al. Complete assignment of the chromosomes of Gossypium hirsutum L. by translocation and fluorescence in situ hybridization mapping. Theor Appl Genet. 2006;113(1):73–80. Song L, Guo WZ, Qin HD, Ding YZ, Zhang TZ. Genetic analysis and molecular validation of chromosome assignment for fuzzless genes N 1 and n 2 in cotton. J Nanjing Agric Univ. 2010;33(1):21–6 (In Chinese). Stelly DM. Localization of the Le 2 Locus of Cotton (Gossypium-Hirsutum L). J Hered. 1990;81:193–7. Samora P, Stelly D, Kohel R. Localization and mapping of the Le 1 , and Gl 2 loci of cotton (Gossypium hirsutum L.). J Hered. 1994;85:152–7. Kohel RJ, Stelly DM, Yu J. Tests of six cotton (Gossypium hirsutum L.) mutants for association with aneuploids. J Hered. 2002;93:130–2. Endrizzi JE, Turcotte EL, Kohel RJ. Genetics, cytogenetics and evolution of Gossypium. Adv Genet. 1985;23:271–5. Rong J, Pierce GJ, Waghmare VN, Rogers CJ, Desai A, Chee PW, et al. Genetic mapping and comparative analysis of seven mutants related to seed fiber development in cotton. Theor Appl Genet. 2005;111(6):1137–46. Dong CG, Ding YZ, Guo WZ, Zhang TZ. Fine mapping of the dominant glandless Gene Gl 2 e in Sea-island cotton (Gossypium barbadense L.). Chin Sci Bull. 2007;52(22):3105–9. Chen D, Ding Y, Guo W, Zhang T. Molecular mapping of genic male-sterile genes ms 15 , ms 5 and ms 6 in tetraploid cotton. Plant Breed. 2009;128(2):193–8. Hu Y, Guo WZ, Zhang TZ. Construction of a bacterial artificial chromosome library of TM-1, a standard line for genetics and genomics in Upland cotton. J Integr Plant Biol. 2009;51(1):107–12. Xu Z, Kohel RJ, Song G, Cho J, Yu J, Yu S, et al. An integrated genetic and physical map of homoeologous chromosomes 12 and 26 in Upland cotton (G. hirsutum L.). BMC Genomics. 2008;9:108. Han ZG, Guo WZ, Song XL, Zhang TZ. Genetic mapping of EST-derived microsatellites from the diploid Gossypium arboreum in allotetraploid cotton. Mol Genet Genomics. 2004;272(3):308–27. Song XL, Wang K, Guo WZ, Zhang J, Zhang TZ. A comparison of genetic maps constructed from haploid and BC1 mapping populations from the same crossing between Gossypium hirsutum L. and Gossypium barbadense L. Genome. 2005;48(3):378–90. Han ZG, Wang CB, Song XL, Guo WZ, Gou JY, Li CH, et al. Characteristics, development and mapping of Gossypium hirsutum derived EST-SSRs in allotetraploid cotton. Theor Appl Genet. 2006;112(3):430–9. Guo WZ, Cai CP, Wang CB, Han ZG, Song XL, Wang K, et al. A microsatellite-based, gene-rich linkage map reveals genome structure, function and evolution in gossypium. Genetics. 2007;176(1):527–41. Guo WZ, Cai C, Wang C, Zhao L, Wang L, Zhang TZ. A preliminary analysis of genome structure and composition in Gossypium hirsutum. BMC Genomics. 2008;9:314. Zhao L, YD L, Cai CP, Tong XC, Chen XD, Zhang W, et al. Toward allotetraploid cotton genome assembly: integration of a high-density molecular genetic linkage map with dna sequence information. BMC Genomics. 2012;13:539. Wang K, Guo W, Yang Z, Hu Y, Zhang W, Zhou B, et al. Structure and size variations between 12A and 12D homoeologous chromosomes based on high-resolution cytogenetic map in allotetraploid cotton. Chromosoma. 2010;119:255–66. Luo MC, Thomas C, You FM, Hsiao J, Shu OY, Buell CR, et al. High-throughput fingerprinting of bacterial artificial chromosomes using the SNaPshot labeling kit and sizing of restriction fragments by capillary electrophoresis. Genomics. 2003;82(3):378–89. Zhang M, Zhang Y, Huang JJ, Zhang X, Lee MK, Stelly DM, et al. Genome physical mapping of polyploids: a BIBAC physical map of cultivated tetraploid cotton, Gossypium hirsutum L. Plos One. 2012;7(3):e33644. Lin L, Pierce GJ, Bowers JE, Estill JC, Compton RO, Rainville LK, et al. A draft physical map of a D-genome cotton species (Gossypium raimondii). BMC Genomics. 2010;11:395. Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. 2nd ed. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 1989. Sulston J, Mallett F, Durvin R, Horsnell T. Image analysis of restriction enzyme fingerprint audioradiograms. Comput Appl Biosci. 1989;5:101–6.