基于表達序列标簽(EST)的标記是首選,因為它們反映了基因組的轉錄部分,如何從卷心菜轉錄組序列衍生出的簡單序列重複(SSR)和單核苷酸多态性(SNP)标記?
芸苔屬包括一些最具經濟重要性的作物,在各種農業氣候條件下具有廣泛的适應性。其中包括六個廣泛栽培的物種,包括三個單基因組二倍體:B. rapa ( 2 n = 20), B. nigra ( 2 n = 16), B. oleracea (2 n = 18);和三種兩倍體(異體四倍體):雙倍體(2 n = 36),油菜雙歧杆菌(2 n = 38)和卡裡納塔雙歧杆菌(2 n = 34)。
以上這些物種通過不同單基因組二倍體之間的雜交進化而來。在這些栽培物種中,B. oleracea表現出最大的遺傳和形态多樣性,包括許多常見的蔬菜,如卷心菜,西蘭花,花椰菜,抱子甘藍,羽衣甘藍,大頭菜和凱蘭。
近年來,大規模測序技術的發展為高通量基因組分析帶來了新的可能性。與全基因組測序相比,轉錄組測序已成為一種有吸引力的方法,因為它允許将工作靶向基因區域。轉錄組測序的出現産生了大量的轉錄序列資料,例如表達序列标簽(EST),可用于基因表達譜分析,基因組注釋,比較基因組學和實體映射。EST提供了一種簡單的政策來研究基因組的轉錄部分,并為開發功能标記提供了強大的序列資源。
在下一代測序(NGS)技術中,454測序平台已成功用于許多植物物種的從頭轉錄組測序,包括西洋參,拟南芥,玉米和橄榄,在454 GS-FLX钛平台上單闆運作通常産生約100萬個讀數,平均長度為400 bp,并且比傳統的Sanger測序方法更快,更便宜。
分子DNA标記極大地促進了植物遺傳學和育種研究的發展。DNA标記的使用對于作物改良計劃至關重要,例如品種鑒定,遺傳多樣性,連鎖圖譜建構和數量性狀位點(QTL)的鑒定。在衆多類型的DNA标記中,簡單序列重複(SSR)和單核苷酸多态性(SNP)是許多遺傳應用的首選标記類型。SSR 是高效的共顯錨标記物,具有高水準的多态性,并且可以使用從 SSR 基序的側翼序列設計的引物通過聚合酶鍊反應 (PCR) 輕松擴增。同時,SNPs在幾乎所有人群中都很豐富,其中大多數是雙等位基因,并且可能與等位基因性狀差異密切相關,或者是等位基因差異的實際原因。
到目前為止,共有19張不同的油豆芽孢杆菌遺傳連鎖圖譜。然而,這些圖譜大多是使用RFLP标記開發的,不能輕易轉移到其他遺傳圖譜上。此外,在油橄榄芽孢杆菌中僅繪制了少數功能标記,然而,公開可用的基于EST的SSR和基于EST的dCAPS标記在該植物物種中仍然有限。是以,開發更具功能性的标記物是可取的,以便于重要性狀位點的映射,标記和鑒定。
為了生成大規模的EST資料并使用EST開發功能标記,通過對兩種卷心菜親本系C1184和C1234進行了大規模轉錄組測序,它們已被用作開發商業F的優良育種系1品種,采用454測序平台,羅氏GS FLX钛系列。這些新開發的基于EST的SSR和dCAPS标記物與先前報道的芸苔屬物種的SSR标記和基于内含子的多态性(IBP)标記一起繪制,該遺傳圖譜将促進QTL的定位和育種。
使用454平台從兩個卷心菜親本系C1184和C1234獲得轉錄組序列,它們分别對黑腐病敏感和抵抗。總共生成了92255和127522個讀數,并分别聚類為34688個和40947個單基因。從抗黑腐親本C1234的單基因中鑒定了2405個SSR基序。三核苷酸基序在重複基序中含量最高(66.15%)。
此外,在兩個親本系之間檢測到1167個SNP,共設計了937個基于EST的SSR和97個基于SNP的dCAPS标記,用于檢測親本之間的多态性。使用 F2群體,建立了一個由265個位點組成的遺傳圖譜,由98個基于EST的SSR,21個基于SNP的dCAPS組成,55個來自B. rapa基因組序列的IBP标記和91個公共SSR,分布在9個連鎖組上,總長度為1331.88 cM,相鄰位點之間的平均距離為5.03 cM。
結論:
該遺傳圖譜為現有的油橄榄芽孢杆菌圖譜提供了額外的遺傳資訊。此外,本文開發的基于EST的SSR和dCAPS标記是遺傳研究的寶貴資源,并将促進卷心菜育種。此外,這項研究證明了NGS轉錄組對于遺傳圖譜的發展有用。
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