寒冷ストレス下のトランスクリプトームを対象としたEST-SSRマーカーの開発とイルミナシーケンシングによる移植性の向上

Development and Transferability of EST-SSR Markers for from Cold-Stressed Transcriptome through Illumina Sequencing.

• Xiang Li
• Xiaoting Liu
• Jiatong Wei
• Yan Li
• Mulualem Tigabu
• Xiyang Zhao

抄録

は、中国東北部の経済的・生態学的価値が高い。しかし、適切な分子マーカーが不足しているため、さらなる集団遺伝学的研究のために利用可能なマイクロサテライトマーカーは数種類しか開発されていない。本研究では、イルミナシーケンシングを用いて、寒冷ストレスを受けたトランスクリプトームから発現配列タグ-単純配列リピート（EST-SSR）マーカーを初めて開発した。その結果、97,376個の配列から合計7,235個のEST-SSRを同定し、近縁のマツ科7種間での転写可能性を検証した。その結果、モノヌクレオチドを除くリピートの種類は、トリヌクレオチドが最も多く（1287、18.74％）、次いでジヌクレオチド（1284、18.7％）、テトラヌクレオチド（72、1.05％）となった。最も支配的なジヌクレオチドおよびトリヌクレオチドの繰り返しモチーフは、AT/AT（535、7.79％）およびAAT/ATT（103、1.5％）であった。観察ヘテロ接合性(Ho)は0.002〜0.986、期待ヘテロ接合性(He)は0.017〜0.743の範囲であり、多型情報量(PIC)値は0.029〜0.794、対立遺伝子数(Na)は2〜23の範囲であった。合計8個の自然集団を2つの主要な遺伝的クラスターに分けた。さらに、20個の多型プライマー対のうち9個が、7つのマツ科の種で増幅に成功し、成功したEST-SSRプライマーの少なくとも80％は、4種以上の種で増幅することができた（16、80％）。近縁種間でのEST-SSRマーカーの開発と移植性に関する複合的な結果は、マツ科植物の遺伝的多様性や個体群構造、系統関係に関する研究の改善に貢献すると考えられる。また、定量的な形質遺伝子座解析のための重要な情報源にもなるでしょう。

has significant economic and ecological value in Northeast China. However, due to the lack of suitable molecular markers, only a few available microsatellite markers were developed for further population genetics studies. In this study, for the first time we developed expressed sequence tag-simple sequence repeat (EST-SSR) markers from the cold-stressed transcriptome of using Illumina Sequencing. We identified a total of 7,235 EST-SSRs from 97,376 sequences, and we tested their transferability among seven related Pinus species. The results showed that trinucleotides were the most abundant type of repeat (1287, 18.74%) excluding mononucleotides, followed by dinucleotides (1284, 18.7%) and tetranucleotides (72, 1.05%). The most dominant dinucleotides and trinucleotide repeat motifs were AT/AT (535, 7.79%) and AAT/ATT (103, 1.5%). The observed heterozygosity (Ho) and expected heterozygosity (He) ranged from 0.002 to 0.986 and 0.017 to 0.743, respectively, and the polymorphism information content (PIC) values and number of alleles (Na) varied from 0.029 to 0.794 and 2 to 23, respectively. A total of 8 natural populations were divided into two main genetic clusters. Furthermore, nine of twenty polymorphic primer pairs were successfully amplified in seven Pinus species, and at least 80% of the successful EST-SSR primers could be amplified in more than four species (16, 80%). Combined results for the development of EST-SSR markers in and transferability among related species would contribute to improved studies on the genetic diversity and population structure in and phylogenetic relationships among Pinus species. They would also provide a significant source for quantitative trait locus analysis.