Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát triển và lập bản đồ điểm của Bộ gen Markers (COS) Bảo tồn Rosaceae
Tóm tắt
Các phân tích bộ gen so sánh chi tiết trong họ Rosaceae có giá trị kinh tế vẫn chưa được thực hiện. Nguyên nhân chính là do thiếu các dấu hiệu phân tử dựa trên gen được bảo tồn có thể chuyển giao giữa các giống cây trồng quan trọng trong họ [ví dụ: Malus (táo), Fragaria (dâu tây) và Prunus (đào, anh đào, mơ và hạnh nhân)]. Việc thiếu các dấu hiệu phân tử và phân tích trình tự toàn bộ bộ gen so sánh cho họ này làm cản trở nghiêm trọng những nỗ lực cải thiện cây trồng cũng như các nghiên cứu xác nhận và chứng thực QTL. Chúng tôi đã xác định một tập hợp 3.818 gen đơn dòng của họ Rosaceae, bao gồm hai hoặc nhiều ESTs tương ứng với các gen Arabidopsis sao chép đơn. Từ Bộ gen Bảo tồn Orthologous Rosaceae (RosCOS) này, 1.039 gen đã được chọn, trong đó 857 gen được sử dụng để phát triển các mồi flanking intron và khuếch đại allele. Điều này dẫn đến việc khuếch đại thành công và sau đó lập bản đồ 613 RosCOS trên bản đồ tham chiếu Prunus TxE, mang lại độ phủ toàn bộ bộ gen từ 0,67 đến 1,06 dấu hiệu dựa trên gen trên mỗi cM mỗi nhóm liên kết. Hơn nữa, các mồi RosCOS cho thấy tỷ lệ thành công trong khuếch đại từ 23 đến 100% trong toàn họ, cho thấy một phần lớn các mồi RosCOS có thể được sử dụng trực tiếp trong các cây trồng thuộc họ Rosaceae ít được nghiên cứu hơn. Các so sánh vị trí bản đồ gen của RosCOS với vị trí vật lý của các orthologs trong bộ gen Populus trichocarpa đã xác định các vùng đồng tuyến giữa các bộ gen của Prunus-Rosaceae và Populus-Salicaceae. Các gen bảo tồn orthologous cực kỳ hữu ích cho việc phân tích sự tiến hóa của bộ gen giữa các loài có quan hệ gần và xa. Các kết quả được trình bày trong nghiên cứu này chứng minh tiềm năng to lớn của các Markers Prunus RosCOS đã được lập bản đồ cho việc sử dụng dấu hiệu trên toàn bộ bộ gen và các nghiên cứu bộ gen so sánh trong họ Rosaceae. Hơn nữa, các dấu hiệu này cũng sẽ hoạt động như các điểm neo hữu ích cho những nỗ lực giải trình tự bộ gen đang diễn ra trong họ này, cũng như cho các phân tích QTL so sánh.
Từ khóa
#Rosaceae #gene-based markers #comparative genomics #Prunus #QTL analysisTài liệu tham khảo
Potter D, Eriksson T, Evans RC, Oh S, Smedmark JEE, Morgan DR, Kerr M, Robertson KR, Arsenault M, Dickinson TA, Campbell CS: Phylogeny and classification of Rosaceae [electronic resource]. Plant Syst Evol. 2007, 266: 5-43. 10.1007/s00606-007-0539-9.
Shulaev V, Korban SS, Sosinski B, Abbott AG, Aldwinckle HS, Folta KM, Iezzoni A, Main D, Arus P, Dandekar AM, Lewers K, Brown SK, Davis TM, Gardiner SE, Potter D, Veilleux RE: Multiple models for Rosaceae genomics. Plant Physiol. 2008, 147: 985-1003. 10.1104/pp.107.115618.
Tanksley SD, Bernatzky R, Lapitan NL, Prince JP: Conservation of gene repertoire but not gene order in pepper and tomato. Proc Natl Acad Sci USA. 1988, 85: 6419-6423. 10.1073/pnas.85.17.6419.
Livingstone KD, Lackney VK, Blauth JR, van Wijk R, Jahn MK: Genome Mapping in Capsicum and the Evolution of Genome Structure in the Solanaceae. Genetics. 1999, 152: 1183-1202.
Bonierbale MW, Plaisted RL, Tanksley SD: RFLP Maps Based on a Common Set of Clones Reveal Modes of Chromosomal Evolution in Potato and Tomato. Genetics. 1988, 120: 1095-1103.
Devos KM, Gale MD: Comparative genetics in the grasses. Plant Mol Biol. 1997, 35: 3-15. 10.1023/A:1005820229043.
Paterson AH, Bowers JE, Burow MD, Draye X, Elsik CG, Jiang CX, Katsar CS, Lan TH, Lin YR, Ming R, Wright RJ: Comparative genomics of plant chromosomes. Plant Cell. 2000, 12: 1523-1540. 10.1105/tpc.12.9.1523.
Yan L, Loukoianov A, Tranquilli G, Helguera M, Fahima T, Dubcovsky J: Positional cloning of the wheat vernalization gene VRN1 . Proc Natl Acad Sci USA. 2003, 100: 6263-6268. 10.1073/pnas.0937399100.
Dirlewanger E, Graziano E, Joobeur T, Garriga-Caldere F, Cosson P, Howad W, Arus P: Comparative mapping and marker-assisted selection in Rosaceae fruit crops. Proc Natl Acad Sci. 2004, 101: 9891-9896. 10.1073/pnas.0307937101.
Joobeur T, Viruel MA, de Vicente MC, Jauregui B, Ballester J, Dettori MT, Verde I, Truco MJ, Messeguer R, Batlle I, Quarta R, Dirlewanger E, Arus P: Construction of a saturated linkage map for Prunus using an almond x peach F2 progeny. Theor Appl Genet. 1998, 97: 1034-1041. 10.1007/s001220050988.
Lambert P, Hagen LS, Arus P, Audergon JM: Genetic linkage maps of two apricot cultivars (Prunus armeniaca L.) compared with the almond Texas × peach Earlygold reference map for Prunus. Theor Appl Genet. 2004, 108: 1120-1130. 10.1007/s00122-003-1526-3.
Olmstead JW, Sebolt AM, Cabrera A, Sooriyapathirana SS, Hammar S, Iriarte G, Wang D, Chen CY, Knaap van der E, Iezzoni AF: Construction of an intra-specific sweet cherry (Prunus avium L.) genetic linkage map and synteny analysis with the Prunus reference map. Tree Genet Genomes. 2008, 4: 897-910. 10.1007/s11295-008-0161-1.
Clarke JB, Sargent DJ, Boškoviæ RI, Belaj A, Tobutt KR: A cherry map from the inter-specific cross Prunus avium 'Napoleon' × P. nipponica based on microsatellite, gene-specific and isoenzyme markers. Tree Genet Genomes. 2009, 5: 41-51. 10.1007/s11295-008-0166-9.
Dirlewanger E, Cosson P, Howad W, Capdeville G, Bosselut N, Claverie M, Voisin R, Poizat C, Lafargue B, Baron O, Laigret F, Kleinhentz M, Arús P, Esmenjaud D: Microsatellite genetic linkage maps of myrobalan plum and an almond-peach hybrid--location of root-knot nematode resistance genes. Theor Appl Genet. 2004, 109: 827-838. 10.1007/s00122-004-1694-9.
Dondini L, Lain O, Geuna F, Banfi R, Gaiotti F, Tartarini S, Bassi D, Testolin R: Development of a new SSR-based linkage map in apricot and analysis of synteny with existing Prunus maps. Tree Genet Genomes. 2007, 3: 239-249. 10.1007/s11295-006-0059-8.
Sargent DJ, Rys A, Nier S, Simpson DW, Tobutt KR: The development and mapping of functional markers in Fragaria and their transferability and potential for mapping in other genera. Theor Appl Genet. 2007, 114: 373-384. 10.1007/s00122-006-0441-9.
Gasic K, Han Y, Kertbundit S, Shulaev V, Iezzoni A, Stover E, Bell R, Wisniewski M, Korban S: Characteristics and transferability of new apple EST-derived SSRs to other Rosaceae species. Mol Breeding. 2009, 23: 397-411. 10.1007/s11032-008-9243-x.
Sargent DJ, Marchese A, Simpson DW, Howad W, Fernandez-Fernandez F, Monfort A, Arus P, Evans KM, Tobutt KR: Development of "universal" gene-specific markers from Malus spp. cDNA sequences, their mapping and use in synteny studies within Rosaceae. Tree Genet Genomes. 2009, 5: 133-145. 10.1007/s11295-008-0178-5.
Vilanova S, Sargent DJ, Arus P, Monfort A: Synteny conservation between two distantly-related Rosaceae genomes: Prunus (the stone fruits) and Fragaria (the strawberry). BMC Plant Biol. 2008, 8: 67-10.1186/1471-2229-8-67.
Fulton TM, Hoeven Van der R, Eannetta NT, Tanksley SD: Identification, analysis, and utilization of conserved ortholog set markers for comparative genomics in higher plants. Plant Cell. 2002, 14: 1457-1467. 10.1105/tpc.010479.
Wu F, Mueller LA, Crouzillat D, Petiard V, Tanksley SD: Combining bioinformatics and phylogenetics to identify large sets of single-copy orthologous genes (COSII) for comparative, evolutionary and systematic studies: a test case in the euasterid plant clade. Genetics. 2006, 174: 1407-1420. 10.1534/genetics.106.062455.
McCouch SR: Genomics and Synteny. Plant Physiol. 2001, 125: 152-155. 10.1104/pp.125.1.152.
Liewlaksaneeyanawin C, Zhuang J, Tang M, Farzaneh N, Lueng G, Cullis C, Findlay S, Ritland CE, Bohlmann J, Ritland K: Identification of COS markers in the Pinaceae. Tree Genet Genomes. 2009, 5: 247-255. 10.1007/s11295-008-0189-2.
Chapman MA, Chang J, Weisman D, Kesseli RV, Burke JM: Universal markers for comparative mapping and phylogenetic analysis in the Asteraceae (Compositae). Theor Appl Genet. 2007, 115: 747-755. 10.1007/s00122-007-0605-2.
Krutovsky KV, Elsik CG, Matvienko M, Kozik A, Neale DB: Conserved ortholog sets in forest trees. Tree Genet Genomes. 2006, 3: 61-70. 10.1007/s11295-006-0052-2.
Wu F, Eannetta N, Xu Y, Tanksley S: A detailed synteny map of the eggplant genome based on conserved ortholog set II (COSII) markers. TAG Theoretical and Applied Genetics. 2009, 118: 927-935. 10.1007/s00122-008-0950-9.
Wu F, Eannetta N, Xu Y, Durrett R, Mazourek M, Jahn M, Tanksley S: A COSII genetic map of the pepper genome provides a detailed picture of synteny with tomato and new insights into recent chromosome evolution in the genus Capsicum. TAG Theoretical and Applied Genetics. 2009, 118: 1279-1293. 10.1007/s00122-009-0980-y.
Timms L, Jimenez R, Chase M, Lavelle D, McHale L, Kozik A, Lai Z, Heesacker A, Knapp S, Rieseberg L, Michelmore R, Kesseli R: Analyses of synteny between Arabidopsis thaliana and species in the Asteraceae reveal a complex network of small syntenic segments and major chromosomal rearrangements. Genetics. 2006, 173: 2227-2235. 10.1534/genetics.105.049205.
Krutovsky KV, Troggio M, Brown GR, Jermstad KD, Neale DB: Comparative mapping in the Pinaceae. Genetics. 2004, 168: 447-461. 10.1534/genetics.104.028381.
Howad W, Yamamoto T, Dirlewanger E, Testolin R, Cosson P, Cipriani G, Monforte AJ, Georgi L, Abbott AG, Arus P: Mapping with a few plants: using selective mapping for microsatellite saturation of the Prunus reference map. Genetics. 2005, 171: 1305-1309. 10.1534/genetics.105.043661.
Tuskan GA, Difazio S, Jansson S, Bohlmann J, Grigoriev I, Hellsten U, Putnam N, Ralph S, Rombauts S, Salamov A, Schein J, Sterck L, Aerts A, Bhalerao RR, Bhalerao RP, Blaudez D, Boerjan W, Brun A, Brunner A, Busov V, Campbell M, Carlson J, Chalot M, Chapman J, Chen GL, Cooper D, Coutinho PM, Couturier J, Covert S, Cronk Q, Cunningham R, Davis J, Degroeve S, Dejardin A, Depamphilis C, Detter J, Dirks B, Dubchak I, Duplessis S, Ehlting J, Ellis B, Gendler K, Goodstein D, Gribskov M, Grimwood J, Groover A, Gunter L, Hamberger B, Heinze B, Helariutta Y, Henrissat B, Holligan D, Holt R, Huang W, Islam-Faridi N, Jones S, Jones-Rhoades M, Jorgensen R, Joshi C, Kangasjarvi J, Karlsson J, Kelleher C, Kirkpatrick R, Kirst M, Kohler A, Kalluri U, Larimer F, Leebens-Mack J, Leple JC, Locascio P, Lou Y, Lucas S, Martin F, Montanini B, Napoli C, Nelson DR, Nelson C, Nieminen K, Nilsson O, Pereda V, Peter G, Philippe R, Pilate G, Poliakov A, Razumovskaya J, Richardson P, Rinaldi C, Ritland K, Rouze P, Ryaboy D, Schmutz J, Schrader J, Segerman B, Shin H, Siddiqui A, Sterky F, Terry A, Tsai CJ, Uberbacher E, Unneberg P, Vahala J, Wall K, Wessler S, Yang G, Yin T, Douglas C, Marra M, Sandberg G, Peer Van de Y, Rokhsar D: The genome of black cottonwood, Populus trichocarpa (Torr. & Gray). Science. 2006, 313: 1596-1604. 10.1126/science.1128691.
Jung S, Jiwan D, Cho I, Lee T, Abbott A, Sosinski B, Main D: Synteny of Prunus and other model plant species. BMC Genomics. 2009, 10: 76-10.1186/1471-2164-10-76.
Van Deynze A, Stoffel K, Buell CR, Kozik A, Liu J, Knaap van der E, Francis D: Diversity in conserved genes in tomato. BMC Genomics. 2007, 8: 465-10.1186/1471-2164-8-465.
National Center for Biotechnology Information. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/]
Huang X, Madan A: CAP3: A DNA sequence assembly program. Genome Res. 1999, 9: 868-877. 10.1101/gr.9.9.868.
RosCOS consensus sequence. [http://cgpdb.ucdavis.edu/rosaceae_assembly/rosaceae_sequences_412832_Dec_2007.Clean.COS.CDS.assembly]
RosCOS Assembly. [http://cgpdb.ucdavis.edu/rosaceae_assembly/]
RosCOS map and primer database. [http://bioinfo.bch.msu.edu/rosaceae_cos]
Fedorov A, Merican AF, Gilbert W: Large-scale comparison of intron positions among animal, plant, and fungal genes. Proc Natl Acad Sci USA. 2002, 99: 16128-16133. 10.1073/pnas.242624899.
Contig Viewer Program. [http://www.atgc.org/Py_ContigViewer]
Primer3 (v. 0.4.0). [http://frodo.wi.mit.edu/primer3/]
Populus trichocarpa v1.1. [http://genome.jgi-psf.org/Poptr1_1/Poptr1_1.home.html]