РЕЗЮМЕ. Нами було розроблено набір SSR маркерів для вивчення генетичного різноманіття та еволюційної історії Psammochloa villosa (Trin.) Bor, домінантного виду на плато Внутрішньої Монголії та в прилеглих регіонах. Секвеновані транскриптоми P. villosa було використано для розробки пар праймерів для 97 SSR маркерів. З них ми успішно ампліфікували 46 (47 %) SSR і виявили, що одинадцять були поліморфними в окремих рослинах. Ми перевірили ці одинадцять SSR в 122 зразках P. villosa, що представляли десять популяцій, і встановили, що кількість алелів на локус була у межах від одного до семи, при цьому середнє значення становило 2,727. Очікувана і фактична гетерозиготність в одному локусі перебувала у діапазоні від 0 до 0,840 (середнє значення: 0,471) та від 0 до 1000 (середнє значення: 0,679), відповідно. Нові SSR маркери, описані у цьому дослідженні, будуть корисними для оцінки генетичної структури популяції та історії P. villosa у всьому її діапазоні, а також можуть бути використані для висунення гіпотез щодо історії її дивергенції від найближчих родичів з роду Stipa L.
Ключові слова: трава; Illumina; мікросателітний маркер; ортологічний ген; транскриптом
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
1. Agarwal, M., Shrivastava, N., and Padh, H., Advances in molecular marker techniques and their applications in plant sciences, Plant Cell Rep., 2008, vol. 27, no. 4, pp. 617–631.
2. Apweiler, R., Bairoch, A., Wu, C.H., et al., The UniProt Consortium. UniProt: the universal protein knowledgebase, Nucleic Acids Res., 2017, vol. 45, no. D1, pp. D158–D169.
3. Ashburner, M., Ball, C. A., Blake, J. A., et al., Gene Ontology: tool for the unification of biology, The Gene Ontology Consortium, Nat. Genet., 2000, vol. 25, pp. 25–29.
4. Dong, M. and Alaten, B., Clonal plasticity in response to rhizome severing and heterogeneous resource supply in the rhizomatous grass Psammochloa villosa in an Inner Mongolian dune, China, J. Plant Ecol., 1999, vol. 141, no. 1, pp. 53–58.
5. Dong, M., Alaten, B., Xing, X.R., et al., Genet features and ramet population features in the rhizomatous grass species Psammochloa villosa, Chin. J. Plan. Ecol., 1999, vol. 23, no. 4, pp. 302–310.
6. Esselman, E.J., Li, J.Q., Crawford, D.J., et al., Clonal diversity in the rare Calamagrostis porteri ssp. insperata (Poaceae): comparative results for allozymes and random applied polymorphic DNA (RAPD) and inter simple sequence repeat (ISSR) markers, Mol. Ecol., 1999, vol. 8, no. 3, pp. 443–451.
7. Finn, R.D., Bateman, A., Clements, J., et al., Pfam: the protein families database, Nucleic Acids Res., 2014, vol. 42, no. D1, pp. D222–D230.
8. Ghangal, R., Raghuvanshi, S., and Sharma, P.C., Isolation of good quality RNA from a medicinal plant sea buckthorn, rich in secondary metabolites, Plant Physiol. Biochem., 2009, vol. 47, no. 11–12, pp. 1113–1115.
9. Gomes, S., Martins-Lopes, P., Lopes, J., et al., Assessing genetic diversity in Olea europaea L. using ISSR and SSR markers, Plant Mol. Biol. Rep., 2009, vol. 27, pp. 365–373.
10. Haas, B.J., Papanicolaou, A., Yassour, et al., De novo transcript sequence reconstruction from RNA-seq using the Trinity platform for reference generation and analysis, Nat. Protoc. 2013. vol. 8, no. 8, pp. 1494–1512.
11. Hayden, M.J., Nguyen, T.M., Waterman, A., et al., Application of multiplex-ready PCR for fluorescence-based SSR genotyping in barley and wheat, Mol. Breeding, 2008, vol. 21, pp. 271–281.
12. Huang, Z.Y., Dong, M., and Zhang, S.M., Strategies of seed germination on sand dune and seedling desiccation tolerance of Psammochloa villosa (Poaceae), Acta Ecol. Sin., 2005, vol. 25, no. 2, pp. 298–303.
13. Izzah, N.K., Lee, J., Jayakodi, M., et al., Transcriptome sequencing of two parental lines of cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.) and construction of an EST-based genetic map, BMC Genomics, 2014, vol. 15, p. 149.
14. Kanehisa, M. and Goto, S., KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, Nucleic Acids Res., 1999, vol. 27, no. 1, pp. 29–34.
15. Kim, B.Y., Park, H.S., Kim, S., et al., Development of microsatellite markers for Viscum coloratum (Santalaceae) and their application to wild populations, Appl. Plant Sci., 2017, vol. 5, no. 1, p. 1600102.
16. Langmead, B. and Salzberg, S., Fast gapped-read alignment with Bowtie 2, Nat. Methods, 2012, vol. 9, pp. 357–359.
17. Li, A. and Ge, S., Genetic variation and clonal diversity of Psammochloa villosa (Poaceae) detected by ISSR markers, Ann. Bot., 2001, vol. 87, no. 5, pp. 585–590.
18. Liu, Y. X., Desert Flora of China, Beijing: Science Press, 1985, vol. 1, p. 34.
19. Liu, B.B., Tian, B., Ma, H., et al., Development and characterization of EST-SSR markers in Ostryopsis (Betulaceae), Appl. Plant Sci., 2014, vol. 2, p. 1300062.
20. Liu, J.T., Zhou, Y.L., Luo, C.X., et al., De novo transcriptome sequencing of desert herbaceous Achnatherum splendens (Achnatherum) seedlings and identification of salt tolerance genes, Gene, 2016, vol. 7, no. 4, p. 12.
21. Liu, Y.P., Su, X., Luo, W.C., et al., Development of SSR markers from transcriptomes for Orinus (Poaceae), an endemic of the Qinghai–Tibetan Plateau, Appl. Plant Sci., 2017, vol. 5, no. 7, p. 1700029.
22. Lu, S.L. and Kuo, P.C., Psammochloa Hitchc. In: Kuo, P.C., ed. Flora Republicae Popularis Sinicae, Beijing: Science Press, 1987, pp. 307–309.
23. Lv, T., Liu, Y.P., Zhou, Y.H., et al., Germplasm collection and preliminary studies on genealogical differentiation of a desert species—Psammochloa villosa, Acta Agrest. Sin., 2018, vol. 26, no. 3, pp. 733–740.
24. Ma, Y.Q., Flora of Inner Mongolia, Hohhot: Inner Mongolia People’s Publishing House, 1994, vol. 5, pp. 115–152.
25. Rossetto, M., Jezierski, G., Hopper, S.D., et al., Conservation genetics and clonality in two critically endangered eucalypts from the highly endemic south-western Australian flora, Biol. Conserv., 1999, vol. 88, pp. 321–331.
26. Rousset, F., GENEPOP’007: A complete re-implementation of the GENEPOP software for Windows and Linux, Mol. Ecol. Resour., 2008, vol. 8, no. 1, pp. 103–106.
27. Rozen, S. and Skaletsky, H., Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers, in Bioinformatics Methods and Protocols, Misener, S. and Krawetz, S.A., Eds., Methods in Molecular Biology, Totowa, New Jersey, USA: Humana Press, 2000, vol. 132, pp. 365–386.
28. Serra, I.A., Procaccini, G., Intrieri, M.C., et al., Comparison of ISSR and SSR markers for analysis of genetic diversity in the seagrass Posidonia oceanica, Mar. Ecol. Prog. Ser., 2007, vol. 338, pp. 71–79.
29. Simon, S.A., Zhai, J., Nandety, R.S., et al., Short-read sequencing technologies for transcriptional analyses, Annu. Rev. Plant Biol., 2009, vol. 60, no. 1, pp. 305–333.
30. Tani, N., Tomaru, N., Tsumura, Y., et al., Genetic structure within a Japanese stone pine (Pinus pumila Regel) population on Mt. Aino-dake in Central Honshu, Japan, J. Plant Res., 1998, vol. 111, no. 1101, pp. 7–15.
31. Tatusov, R.L., Fedorova, N.D., Jackson, J.D., et al., The COG database: an updated version includes eukaryotes, BMC Bioinformatics, 2003, vol. 4, p. 41.
32. Wang, K.Q., Ge, S., and Dong M., Allozyme variance and clonal diversity in the rhizomatous grass Psammochloa villosa (Gramineae), Acta Bot. Sin., 1999, vol. 41, no. 5, pp. 534–540.
33. Wheeler, D.L., Church, D.M., Federhen, S., et al., NCBI Resource Coordinators, Database resources of the National Center for Biotechnology Information, Nucleic Acids Res., 2014, vol. 42, no. D1, pp. D7–D17.
34. Yang, J.B., Dong, Y.R., Wong, K.M., et al., Genetic structure and differentiation in Dendrocalamus sinicus (Poaceae: Bambusoideae) populations provide insight into evolutionary history and speciation of woody bamboos, Sci. Rep., 2018, vol. 8, pp. 16933.
35. Zhang, Z.S., Li, L.L., and Chen, W.L., Ptilagrostis contracta (Stipeae, Poaceae), a new species endemic to Qinghai-Tibet Plateau, PLoS One, 2017, vol. 12, no. 1, e0166603.