EST-SSR标记在蔬菜遗传育种中的应用

EST-SSR标记技术是一种有效的功能分子标记方法,它是从EST序列中开发的SSR标记.该文简单综述了EST-SSR标记技术开发的基本原理、相对于其他分子标记技术的优点以及该分子标记在蔬菜作物遗传育种如遗传图谱构建、种质资源和遗传多样性分析、引物通用性、比较作图和品种鉴定、亲缘关系和物种起源进化方面的应用现状.最后指出了现阶段EST-SSR标记开发过程和应用中存在的几个问题以及应采取的相应措施,并对发展前景进行了展望.     

基于表达序列标签的简单重复序列标记开发策略

作为一种新型分子标记,表达序列标签-简单重复序列(EST-SSR)来自表达基因,因此除具备来源于传统基因组的SSR标记的所有优势外,还与基因功能表达具有直接或间接的关系,从而强化了SSR标记在遗传研究中的应用。我们简要介绍了EST-SSR标记的开发策略、方法及其应用进展,总结了其中存在的一些问题,目的是为今后该领域的研究提供一定的参考。     

植物EST-SSR标记开发及其应用

随着生物科技的进步,大量的植物表达序列标签(expressed sequence tags,ESTs)已经成为开发SSR标记的重要资源。EST-SSR作为一种新型分子标记,其多态性可能与基因功能直接相关,而且在相近植物间具有良好通用性,使得EST-SSR标记在实际应用中更具价值。采用计算机方法大规模发掘EST-SSR多态性位点极大地提高了SSR标记开发效率。尤其随着新一代测序技术的成熟以及测序成本的急剧下降,利用新一代测序技术产生大量的转录组数据进行EST-SSR多态性标记的计算机大规模发掘将对SSR标记的开发带来深远影响。本文简要介绍了植物EST-SSR分布特点,并对EST-SSR标记开发现状以及相关应用作了综合评述,此外,还对EST-SSR标记的计算机开发新策略进行了展望。     

基于表达序列标签的微卫星标记(EST-SSRs)研究进展

作为一种新型分子标记,EST-SSR来自表达基因,因而除具备传统基因组来源的SSR标记所有优势外,可能与基因功能表达具有直接或间接关系,从而强化了SSR标记在遗传研究中的应用.本文综述了近几年来EST-SSR用于遗传图谱构建、基因定位、比较基因组学及重要基因筛选和发掘等方面的研究.     

杂交兰转录组SSR信息分析及EST-SSR标记开发应用

该研究主要开发筛选适用于杂交兰的EST-SSR引物,为杂交兰种质资源评价和遗传变异研究等提供可靠的分子标记。该研究对杂交兰进行转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并对不同种质的遗传多样性进行分析。结果表明,从31724条杂交兰Unigene中检测出18603个SSR位点,SSR出现频率为58.64%;SSR位点中的主导类型是单核苷酸重复,占总SSR的65.10%,其次是二核苷酸(23.56%)和三核苷酸(10.76%)重复;优势重复基元为A/T、AG/CT、AT/AT和AAG/CTT,分别占总位点的64.72%、13.74%、8.19%和2.51%。利用Primer Premier 5.0共设计了565对SSR引物,从筛选出的64对有效扩增引物中随机选择28对引物,对40份杂交兰种质进行多态性验证与遗传关系分析,其中16对(占57.14%)引物表现出可重复的高多态性,平均多态信息量(PIC)达0.789。基于扩增的多态性SSR信息,40份种质资源可聚为4类,聚类结果与其遗传背景基本一致。该研究印证了转录组测序获得的Unigene是SSR标记开发的有效来源,开发的EST-SSR引物可为杂交兰及近缘种的良种鉴别、遗传图谱构建、分子标记辅助育种及功能基因挖掘等提供有价值的候选标记。     

银杏EST序列中微卫星的分布特征

本文利用从NCBI下载的21 590条银杏EST序列,分析了银杏(表达序列标签微卫星)EST-SSR在银杏EST序列的分布和比较了在不同长度EST序列中的SSR特性.在剔除冗余和低质量序列后,得到总长为5 708.385 kb的无冗余EST序列7 961条,发现了405个EST序列(5.09%)含有475个SSR,长度400-1000 bp的EST序列含SSR位点数为445个,占SSR总数的93.68%.二核苷酸和三核苷酸基元类型是银杏EST-SSR的主要类型,分别占SSR总数的73.89%和24.00%,最常见的SSR基元是:(AT)_n、(AG)_n、(AC)_n、(AAG)_n和(AAT)_n.通过对银杏EST序列中SSR位点信息的发掘分析,为有针对性地设计EST-SSR引物,开发银杏EST-SSR分子标记奠定基础.     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展,初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记,根据花生EST序列开发EST-SSR标记,根据豆科植物序列信息和SSR标记开发花生SSR标记,将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记,以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展, 初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记, 根据花生EST序列开发EST-SSR标记, 根据豆科植物序 列信息和SSR标记开发花生SSR标记, 将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记, 以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

芦笋EST资源的SSR信息分析

为了在芦笋中开发EST-SSR功能性标记,对来源于NCBI公共数据库的8590条芦笋(AsparagusofficinalisL.)EST序列进行简单重复序列SSR搜索。剔除冗余序列,得到非冗余序列8377条。在非冗余序列中共挖掘出469个EST-SSR,平均相隔14.80kb出现1个SSR。在所有的重复基序中,二核苷酸重复基序的SSR所占比例最高40.51%(190/469),其次是三核苷酸34.97%(164/469),六核苷酸21.11%(99/469)。在所有基序里,CT/AG出现的频率最高有62次,占全部重复基序的13.22%(62/469)。选取含SSR的EST序列30条,并利用primer5软件设计引物,进行SSR位点的扩增,其中27对引物扩增产物,24对有较清晰可靠的目标扩增条带,占引物数的80%,且所检测出的芦笋等位基因数量较丰富,平均4.93个/对。这些EST-SSR标记的开发将有助于芦笋群体遗传多样性、遗传图谱构建、基因定位、分子标记和系谱分析等方面的研究。     

小麦SSR和EST-SSR引物对无芒雀麦的通用性分析

无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)具有营养价值高、产量大、利用季节长、耐寒耐旱、适应性强等优良品质。为了解小麦SSR和EST-SSR引物在亲缘植物无芒雀麦中的通用性,本研究选用位于普通小麦7个部分同源群的203对SSR引物和46对EST-SSR引物对无芒雀麦基因组DNA进行了扩增。结果显示:有137对(67.49%)SSR和30对(65.22%)EST-SSR引物对无芒雀麦可以有效扩增,平均扩增条带数分别为2.8和2.5,即小麦SSR和EST-SSR引物在无芒雀麦中具有较高的通用性;研究还发现,来自小麦B基因组和第5同源群染色体的引物在无芒雀麦中的有效扩增比率和平均扩增条带数最低。据此推断,小麦B基因组和第5同源群染色体可能与无芒雀麦基因组的亲缘关系较远。该研究对开发无芒雀麦基因组的特异分子标记、进行遗传多样性分析和功能基因定位等具有一定的参考价值。     

基于转录组数据的桔小实蝇微卫星位点信息分析

以桔小实蝇为材料,从其转录组数据库中筛选功能微卫星(EST-SSR)序列,并进行SSR位点的信息分析.共获得1890个EST-SSR位点,可用于引物设计的SSR数为1296个.EST-SSR平均分布频率为1/10.21 kb,但这种分布频率在不同重复类型SSR之间相差很大.其中,三碱基重复SSR在该种昆虫的EST-SSR中出现的频率最高,结合其他文献推断三碱基重复可能是所有昆虫EST-SSR的优势类型.本文共设计了42对桔小实蝇EST-SSR引物,其中有18对引物可以扩增得到预期大小的条带.最后,探讨了基于转录组数据发掘昆虫SSR的前景和挑战,以及进行转录组EST-SSR筛选时应注意的问题.
     

Development of new EST-derived SSRs in Salvia miltiorrhiza (Labiatae) in China and preliminary analysis of genetic diversity and population structure

Salvia miltiorrhiza, known as Dan-shen in China, is a well-known and important medicinal herb in Asia. Its root and rhizome has been used to treat cardiovascular diseases in China for centuries. Recently, it had been widely cultivated in China due to a rapid decline in wild resources. However, the germplasm resources of different cultivated regions are extremely variable. Here, new simple sequence repeats (SSRs) from expressed sequence tags (ESTs) were mined to analyze the frequency and distribution of SSRs, assess the validity of developed EST-SSR marker and identify new EST-SSR marker for the preparatory investigation of the population structure in cultivated S. miltiorrhiza. This study showed that 5160 unique ESTs were accumulated from database, 760 SSRs combined with 41 types of SSR motifs were mined. High polymorphism and transferability were presented in newly developed EST-SSR marker. It also showed that cultivated S. miltiorrhiza were mainly divided into three large groups. The results suggested that S. miltiorrhiza may has high abundance of SSRs in transcribed regions of genome and the developed EST-SSR marker may be useful for analysis of genetic diversity and population structure.     

普通小麦SSR和EST-SSR引物对冰草通用性的比较分析

选用定位于普通小麦7个部分同源群的534对SSR引物和351对EST-SSR引物分别对普通小麦品种‘Fukuho’和四倍体冰草‘Z559’的基因组DNA进行扩增,结果显示:有475对(89.0%)SSR引物和314对(89.5%)EST-SSR引物对‘Fukuho’能有效扩增,226对(42.3%)SSR和258对(73.5%)EST-SSR引物对‘Z559’能有效扩增,表明小麦EST-SSR对冰草的通用性明显高于SSR;扩增强带比率SSR和EST-SSR引物分别为76.1%、84.1%,说明小麦EST-SSR在冰草上扩增带的质量亦优于SSR。选择上述在‘Fukuho’和‘Z559’基因组DNA之间有多态性扩增且带谱清晰的SSR和EST-SSR引物各60对,对‘Fukuho’、‘中国春’、‘北京8号’和二、四、六倍体冰草‘Z804’、‘Z559’、‘Z1075’的基因组DNA再行PCR扩增,结果显示,40对(66.7%)SSR和22对(36.7%)EST-SSR引物在‘Fukuho’、‘中国春’和‘北京8号’间扩增产物表现多态性,且前者高于后者;50对(83.3%)SSR和52对(86.7%)EST-SSR引物在冰草‘Z804’、‘Z559’和‘Z1075’间扩增产物表现多态性,两者相当。通用性、多态性和扩增强带比率综合比较表明,普通小麦EST-SSR和SSR经筛选虽都能转用于冰草,但两者相比EST-SSR更优。     

ESMP: A high-throughput computational pipeline for mining SSR markers from ESTs

With the advent of high-throughput sequencing technology, sequences from many genomes are being deposited to public databases at a brisk rate. Open access to large amount of expressed sequence tag (EST) data in the public databases has provided a powerful platform for simple sequence repeat (SSR) development in species where sequence information is not available. SSRs are markers of choice for their high reproducibility, abundant polymorphism and high inter-specific transferability. The mining of SSRs from ESTs requires different high-throughput computational tools that need to be executed individually which are computationally intensive and time consuming. To reduce the time lag and to streamline the cumbersome process of SSR mining from ESTs, we have developed a user-friendly, web-based EST-SSR pipeline "EST-SSR-MARKER PIPELINE (ESMP)". This pipeline integrates EST pre-processing, clustering, assembly and subsequently mining of SSRs from assembled EST sequences. The mining of SSRs from ESTs provides valuable information on the abundance of SSRs in ESTs and will facilitate the development of markers for genetic analysis and related applications such as marker-assisted breeding. AVAILABILITY: The database is available for free at http://bioinfo.aau.ac.in/ESMP.     

Development, characterization, and comparative analysis of polymorphism at common bean SSR loci isolated from genic and genomic sources.

Microsatellites or SSRs (single sequence repeats) have been used to construct and integrate genetic maps in crop species, including Phaseolus vulgaris. In the present study, 3 cDNA libraries generated by the Bean EST project (http://lgm.esalq.usp.br/BEST/), comprising a unigene collection of 3126 sequences and a genomic microsatellite-enriched library, were analyzed for the presence of SSRs. A total of 219 expressed sequence tags (ESTs) were found to carry 240 SSRs (named EST-SSR), whereas 714 genomic sequences contained 471 SSRs (named genomic-SSR). A subset of 80 SSRs, 40 EST-SSRs, and 40 genomic-SSRs were evaluated for molecular polymorphism in 23 genotypes of cultivated beans from the Mesoamerican and Andean genetic pools, including Brazilian cultivars and 2 related species. Of the common bean genotypes, 31 EST-SSR loci were polymorphic, yielding 2-12 alleles as compared with 26 polymorphic genomic-SSRs, accounting for 2-7 alleles. Cluster analysis from data using both genic and genomic-SSR revealed a clear separation between Andean and Mesoamerican beans. The usefulness of these loci for distinguishing bean genotypes and genetic mapping is discussed.     

中国板栗EST-SSR信息分析及其通用性

从已公布的壳斗科(Fagaceae)基因组数据库中获得48501条中国板栗(Castanea mollissima)EST序列,其中8479条EST含有12116个长度大于10 bp的SSR,EST-SSR的出现频率为24.98%。二核苷酸重复和三核苷酸重复是中国板栗EST-SSR最主要的重复类型,分别占总数的38.05%和42.20%。对中国板栗EST-SSR标记在茅栗(C.seguinii)和锥栗(C.henryi)上的通用性检测表明,677对中国板栗EST-SSR引物皆能扩增,证实这些引物在栗属中国特有种间具有很高的通用性。115个位点的多态性分析表明,中国板栗、茅栗和锥栗分别有106、108和101个位点表现出多态性。在575个等位基因中,有260个(45.22%)是3物种的共有等位基因,各物种都有各自特有的等位基因。这项研究为中国栗属植物EST-SSR标记的建立及应用奠定了基础。