遺伝学的手法を用いたゲノムワイドなmiRNAベースのSSRマーカーの開発とグラミネア/非グラミネアの種への移植性の解析

Genome-wide development of miRNA-based SSR markers in Cleistogenes songorica and analysis of their transferability to Gramineae/non-Gramineae species.

• Gisele Kanzana
• Yufei Zhang
• Tiantian Ma
• Wenxian Liu
• Fan Wu
• Qi Yan
• Xueyang Min
• Zhuanzhuan Yan
• Blaise Pascal Muvunyi
• Jie Li
• Zhengshe Zhang
• Yufeng Zhao
• Jiyu Zhang

抄録

単純配列リピート（SSR）マーカーは、その高い再現性、多型性、豊富さから、地図構築、フィンガープリント、遺伝的多様性解析など、多くの遺伝学的応用に一般的に使用されています。内在性のmiRNAは、植物の発生や遺伝子発現に重要な役割を果たしており、多様な生物学的・生物学的ストレス条件下での遺伝子発現に重要な役割を果たしている。本研究では、287個の前駆体miRNAから110個のmiRNA-SSRプライマー対を予測した。110組のプライマー対のうち85組は増幅に成功し、他のグラミネア属種および非グラミネア属種への移行性を検討した。その結果、82組のプライマー対すべてが明瞭で強力な増幅をもたらし、研究対象となった23のCleistogenesのアクセションでは、合計385個の対立遺伝子が多型であることが示された。プライマーごとに生成される対立遺伝子の数は3から11まで様々で、1つの遺伝子座につき平均4.69個であった。期待されるヘテロ接合性（He）は0.44～0.88、1遺伝子座あたりの平均は0.74、PIC（Polymorphism Information Content）値は0.34～0.87、1遺伝子座あたりの平均は0.69であった。さらに、GO（Gene Ontology）データベースとKEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）データベースを用いて、1422個のmiRNA標的遺伝子を予測・解析した。以上の結果から、miRNAを用いたマイクロサテライトマーカーシステムは、遺伝的多様性やマーカー支援育種研究に適用可能であることが示された。

Simple sequence repeat (SSR) markers are commonly used for many genetic applications, such as map construction, fingerprinting, and genetic diversity analyses, due to their high reproducibility, polymorphism, and abundance. Endogenous miRNAs play essential roles in plant development and gene expression under diverse biotic and abiotic stress conditions. In the present study, we predicted 110 miRNA-SSR primer pairs from 287 precursor miRNAs. Among 110 primer pairs, 85 were successfully amplified and examined for transferability to other Gramineae and non-Gramineae species. The results showed that all 82 primer pairs yielded unambiguous and strong amplification, and across the 23 studied Cleistogenes accessions, a total of 385 alleles were polymorphic. The number of alleles produced per primer varied from 3 to 11, with an average of 4.69 per locus. The expected heterozygosity (He) ranged from 0.44 to 0.88, with an average of 0.74 per locus, and the PIC (Polymorphism Information Content) values ranged from 0.34 to 0.87, with an average of 0.69 per locus. Furthermore, 1422 miRNA target genes were predicted and analyzed using the GO (Gene Ontology) and KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) databases. In conclusion, the results showed that an miRNA-based microsatellite marker system can be applicable for genetic diversity and marker-assisted breeding studies.