دوره 15، شماره 46 - ( تابستان 1402 )
جلد 15 شماره 46 صفحات 165-156 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Shahbaz B, Soltani Howyzeh M, Shariati V. (2023). Large Scale Identification of SSR Molecular Markers Using RNA Sequencing in Yarrow (Acillea millefolium L.). J Crop Breed. 15(46), 156-165. doi:10.61186/jcb.15.46.156
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1235-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1235-fa.html
شهباز بهناز، سلطانی حویزه مهدی، شریعتی وحید. شناسایی مقیاس گسترده نشانگرهای مولکولی ریزماهواره از طریق توالی یابی RNA در گیاه دارویی بومادران پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1402; 15 (46) :165-156 10.61186/jcb.15.46.156
1- گروه ژنتیک و به نژادی گیاهی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2- گروه زیست فناوری مولکولی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران
2- گروه زیست فناوری مولکولی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران
چکیده: (1404 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه: گیاه دارویی بومادران (L.Achillea millefolium ) به‌دلیل داشتن کارکردهای مختلف دارویی و صنعتی یکی از گونه های با ارزش در مراتع ایران و جهان است.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، از توالی یابی ترنسکریپتوم برگ و گلآذین بومادران با استفاده از پلتفرم 2500 Illumina Hiseq جهت شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد.
یافته‌ها: طبق نتایج توالی یابی نوپدید حاصل از نمونه های به دست آمده از گیاه دارویی بومادران کشت شده در موسسه تحقیقات مراتع و جنگل های کشور، 9450 توالی تک رونوشت (6920 توالی تک ژن) حاوی 10570 ریزماهواره بالقوه یافت شد. فراوان ترین نوع ریزماهواره ها، دینوکلئوتیدها (62 %)، بعد از آن تری نوکلئوتید (2748 عدد، 26 %)، مونوکلئوتیدها (7%) بودند. مجموعا، 69 درصد ریزماهواره ها از نوع ریزماهواره کلاس دوم (۱۰ تا ۲۰ نوکلئوتید) و 31 درصد از نوع ریزماهواره کلاس اول (بیش از ۲۰ نوکلئوتید) بودند. فراوانی ریزماهواره ها در ترانسکریپتوم گلآذین یک در هر ۱۰ کیلوباز توالی یکپارچه شده بود. درتفسیر تک ژن ها مجموعا 1/762 (22/3 %)، 4723 (53/3 %)، 3714 (47/5 %)، 4517 (51/3 %) و 5189 (60/7 %) تک‌ژن از همه کتابخانه‌ها بهترتیب به پایگاه‌های داده KAAS، آرابیدوپسیس، UniProt، پروتئین‌های Non-redundant پایگاه NCBI و آفتابگردان گزارمان شدند. در بین85421 توالی تک ژن حاوی تکرارهای ریزماهواره، تعداد 38440 توالی تک ژن (45 %) دارای دسته‌بندی کارکردی و همه ی تک ژن ها در 52 دسته قرار داشتند.
نتیجه‌گیری: در میان همه تک‌ژن‌های دسته‌بندی شده 3220 تک‌ژن (65 درصد) به دسته "فرایند متابولیکی" متعلق بود که از میان آنها 90 تک‌ژن (3 %) به دسته "فرایند متابولیکی ثانویه" تخصیص داشت. معرفی این نشانگرها می تواند برای مطالعات آینده انتخاب به کمک نشانگر، تنوع ژنتیکی و ساخت نقشه های ژنتیکی در این گیاه دارویی مورد بهره برداری قرار گیرد.
مقدمه: گیاه دارویی بومادران (L.Achillea millefolium ) به‌دلیل داشتن کارکردهای مختلف دارویی و صنعتی یکی از گونه های با ارزش در مراتع ایران و جهان است.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، از توالی یابی ترنسکریپتوم برگ و گلآذین بومادران با استفاده از پلتفرم 2500 Illumina Hiseq جهت شناسایی نشانگرهای ریزماهواره استفاده شد.
یافته‌ها: طبق نتایج توالی یابی نوپدید حاصل از نمونه های به دست آمده از گیاه دارویی بومادران کشت شده در موسسه تحقیقات مراتع و جنگل های کشور، 9450 توالی تک رونوشت (6920 توالی تک ژن) حاوی 10570 ریزماهواره بالقوه یافت شد. فراوان ترین نوع ریزماهواره ها، دینوکلئوتیدها (62 %)، بعد از آن تری نوکلئوتید (2748 عدد، 26 %)، مونوکلئوتیدها (7%) بودند. مجموعا، 69 درصد ریزماهواره ها از نوع ریزماهواره کلاس دوم (۱۰ تا ۲۰ نوکلئوتید) و 31 درصد از نوع ریزماهواره کلاس اول (بیش از ۲۰ نوکلئوتید) بودند. فراوانی ریزماهواره ها در ترانسکریپتوم گلآذین یک در هر ۱۰ کیلوباز توالی یکپارچه شده بود. درتفسیر تک ژن ها مجموعا 1/762 (22/3 %)، 4723 (53/3 %)، 3714 (47/5 %)، 4517 (51/3 %) و 5189 (60/7 %) تک‌ژن از همه کتابخانه‌ها بهترتیب به پایگاه‌های داده KAAS، آرابیدوپسیس، UniProt، پروتئین‌های Non-redundant پایگاه NCBI و آفتابگردان گزارمان شدند. در بین85421 توالی تک ژن حاوی تکرارهای ریزماهواره، تعداد 38440 توالی تک ژن (45 %) دارای دسته‌بندی کارکردی و همه ی تک ژن ها در 52 دسته قرار داشتند.
نتیجه‌گیری: در میان همه تک‌ژن‌های دسته‌بندی شده 3220 تک‌ژن (65 درصد) به دسته "فرایند متابولیکی" متعلق بود که از میان آنها 90 تک‌ژن (3 %) به دسته "فرایند متابولیکی ثانویه" تخصیص داشت. معرفی این نشانگرها می تواند برای مطالعات آینده انتخاب به کمک نشانگر، تنوع ژنتیکی و ساخت نقشه های ژنتیکی در این گیاه دارویی مورد بهره برداری قرار گیرد.
فهرست منابع
1. Abedi, J., G. Mohammadinejad, A. Baghizadeh. 2019. Mapping of Loci Controlling Some of Agronomic Traits in Bread Wheat Under Drought Stress Conditions using Microsatellite Markers. Journal of Crop Breeding, 11(30): 160-7 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.11.30.160]
2. Amiripour, M., S. A. Sadat Noori, , V. Shariati, and M. Soltani Howyzeh. 2019. Transcriptome analysis of Ajowan (Trachyspermum ammi L.) inflorescence. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 28: 496-508. [DOI:10.1007/s13562-019-00504-4]
3. Angeloni, F., C.A.M. Wagemaker, M.S.M. Jetten, H.J.M. Op den Camp, E.M. Janssen‐Megens, K.J. Francoijs, H.G. Stunnenberg and N.J. Ouborg. 2011. De novo transcriptome characterization and development of genomic tools for Scabiosa columbaria L. using next‐generation sequencing techniques. Molecular Ecology Resources, 11(4): 662-674. [DOI:10.1111/j.1755-0998.2011.02990.x]
4. Bajgain, P., B.A. Richardson, J.C. Price, R.C. Cronn and J.A. Udall. 2011. Transcriptome characterization and polymorphism detection between subspecies of big sagebrush (Artemisia tridentata). BMC genomics, 12: 1-15. [DOI:10.1186/1471-2164-12-370]
5. Barman, M. and S. Kundu. 2019. Molecular markers and a new vista in plant breeding: a review. Int J Curr Microbiol Applied Sciences, 8(12): 1921-1929. [DOI:10.20546/ijcmas.2019.812.230]
6. Beier S., T. Thiel, T. Münch, U. Scholz, M. Mascher. 2017. MISA-web: a web server for microsatellite prediction. Bioinformatics, 33(16): 2583-5. [DOI:10.1093/bioinformatics/btx198]
7. Bhandawat, A., G. Singh, A.S. Raina, J. Kaur and R.K. Sharma. 2016. Development of genic SSR marker resource from RNA-Seq data in Dendrocalamus latiflorus. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 25(2): 179-90. [DOI:10.1007/s13562-015-0323-9]
8. Cavalcanti, A.M., C. H. Baggio, C. S. Freitas, L. Rieck, R. S. de Sousa, J. E. Da Silva-Santos, et al. 2006. Safety and antiulcer efficacy studies of Achillea millefolium L. after chronic treatment in Wistar rats. Journal of ethnopharmacology.107(2):277-84. [DOI:10.1016/j.jep.2006.03.011]
9. Chen, F., D. Tholl, J. Bohlmann, E. Pichersky. 2011. The family of terpene synthases in plants: a mid‐size family of genes for specialized metabolism that is highly diversified throughout the kingdom. The Plant Journal, 66(1): 212-29. [DOI:10.1111/j.1365-313X.2011.04520.x]
10. Dorafshan, M., M. Soltani Howyzeh and V. Shariati. 2019. Identification of terpenoid backbone biosynthetic pathway genes in fruit of Citrullus colocynthis (L.) Schrad. medical plant by RNA sequencing. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 23;35(4):691-702 (In Persian).
11. Eum, S.M., S.Y. Kim, J.S. Hong, N.S. Roy, S. Choi and J. Paik, et al. 2019.Transcriptome analysis and development of SSR markers of ethnobotanical plant Sterculia lanceolata. Tree Genetics & Genomes, 15(3): 37. [DOI:10.1007/s11295-019-1348-3]
12. Gao, C., P. Xin, C. Cheng, Q. Tang, P. Chen and C. Wang, et al. 2014. Diversity analysis in Cannabis sativa based on large-scale development of expressed sequence tag-derived simple sequence repeat markers. PloS one, 9(10): e110638. [DOI:10.1371/journal.pone.0110638]
13. Garcia-Seco, D., Y. Zhang, F.J. Gutierrez-Mañero, C. Martin and B. Ramos-Solano. 2015. RNA-Seq analysis and transcriptome assembly for blackberry (Rubus sp. Var. Lochness) fruit. BMC Genomics, 16(1): 1-12. [DOI:10.1186/s12864-014-1198-1]
14. Garg, R., R.K. Patel, A.K. Tyagi and M. Jain. 2011. De novo assembly of chickpea transcriptome using short reads for gene discovery and marker identification. DNA Research,18(1): 53-63. [DOI:10.1093/dnares/dsq028]
15. Gershenzon, J., M.E. McConkey and R.B. Croteau. 2000. Regulation of monoterpene accumulation in leaves of peppermint. Plant Physiology, 122(1): 205-14. [DOI:10.1104/pp.122.1.205]
16. Guo S., J. Liu, Y. Zheng, M. Huang, H. Zhang, G. Gong, et al. 2011. Characterization of transcriptome dynamics during watermelon fruit development: sequencing, assembly, annotation and gene expression profiles. BMC genomics, 12(1):454. [DOI:10.1186/1471-2164-12-454]
17. Han Z., X. Ma, M. Wei, T. Zhao, R. Zhan and W. Chen. 2018. SSR marker development and intraspecific genetic divergence exploration of Chrysanthemum indicum based on transcriptome analysis. BMC genomics.19(1):291. [DOI:10.1186/s12864-018-4702-1]
18. Hao D., P. Ma, J. Mu, S. Chen, P. Xiao and Y. Peng, et al. 2012. De novo characterization of the root transcriptome of a traditional Chinese medicinal plant Polygonum cuspidatum. Science China Life Sciences. 55(5): 452-66. [DOI:10.1007/s11427-012-4319-6]
19. Huang C., C. Shen, T. Wen, B. Gao, D. Zhu and X. Li, et al. 2018. SSR-based association mapping of fiber quality in upland cotton using an eight-way MAGIC population. Molecular Genetics and Genomics, 293(4): 793-805. [DOI:10.1007/s00438-018-1419-4]
20. Kumpatla S.P. and S. Mukhopadhyay. 2005. Mining and survey of simple sequence repeats in expressed sequence tags of dicotyledonous species. Genome, 48(6): 985-98. [DOI:10.1139/g05-060]
21. Li, Y.C., A.B. Korol, T. Fahima, E. Nevo. 2004. Microsatellites within genes: structure, function, and evolution. Molecular biology and evolution, 21(6): 991-1007. [DOI:10.1093/molbev/msh073]
22. Li, Y., C. Sun, H. Luo, X. Li, Y. Niu and S. Chen. 2010. Transcriptome characterization for Salvia miltiorrhiza using 454 GS FLX. Yao xue xue bao= Acta pharmaceutica Sinica, 45(4): 524-9.
23. Lin, X., J. Zhang, Y. Li, H. Luo, Q. Wu and C. Sun, et al. 2011. Functional genomics of a living fossil tree, Ginkgo, based on next‐generation sequencing technology. Physiologia plantarum. 143(3):207-18. [DOI:10.1111/j.1399-3054.2011.01500.x]
24. Lu, F.H., M.C. Cho and Y.J. Park. 2012. Transcriptome profiling and molecular marker discovery in red pepper, Capsicum annuum L. TF68. Molecular Biology Reports, 39(3): 3327-35. [DOI:10.1007/s11033-011-1102-x]
25. Luo, H., C. Sun, Y. Sun, Q. Wu, Y. Li and J. Song, et al. 2011. Analysis of the transcriptome of Panax notoginseng root uncovers putative triterpene saponin-biosynthetic genes and genetic markers. BMC genomics, 12(S5): S5. [DOI:10.1186/1471-2164-12-S5-S5]
26. Marakli, S. 2018. A Brief Review of Molecular Markers to Analyse Medically Important Plants. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 1(1): 29-36. [DOI:10.38001/ijlsb.438133]
27. Moriya, Y., M. Itoh, S. Okuda, A.C. Yoshizawa and M. Kanehisa. 2007. KAAS: an automatic genome annotation and pathway reconstruction server. Nucleic acids research. 35(suppl_2): W182-W5. [DOI:10.1093/nar/gkm321]
28. Nishijima, R., K. Yoshida, Y. Motoi, K. Sato and S. Takumi. 2016. Genome-wide identification of novel genetic markers from RNA sequencing assembly of diverse Aegilops tauschii accessions. Molecular Genetics and Genomics, 291(4): 1681-94. [DOI:10.1007/s00438-016-1211-2]
29. Parida, S.K., A. Pandit, K. Gaikwad, T.R. Sharma, P.S. Srivastava and N.K. Singh, et al. 2010. Functionally relevant microsatellites in sugarcane unigenes. BMC plant biology. 10(1):251. [DOI:10.1186/1471-2229-10-251]
30. Paulsen, E. 2002. Contact sensitization from Compositae‐containing herbal remedies and cosmetics. Contact Dermatitis, 47(4): 189-98. [DOI:10.1034/j.1600-0536.2002.470401.x]
31. Piskol, R., G. Ramaswami and J.B. Li. 2013. Reliable identification of genomic variants from RNA-seq data. The American Journal of Human Genetics, 93(4): 641-51. [DOI:10.1016/j.ajhg.2013.08.008]
32. Powell, W., G.C. Machray, J. Provan. 1996. Polymorphism revealed by simple sequence repeats. Trends in Plant Science, 1(7): 215-22. [DOI:10.1016/1360-1385(96)86898-1]
33. Saeidnia, S., A. Gohari, N. Mokhber-Dezfuli and F. Kiuchi. 2011. A review on phytochemistry and medicinal properties of the genus Achillea. DARU: Journal of Faculty of Pharmacy, Tehran University of Medical Sciences, 19(3): 173.
34. Simon, S.A., J. Zhai, R.S. Nandety, K.P. McCormick, J. Zeng and D. Mejia, et al. 2009. Short-read sequencing technologies for transcriptional analyses. Annual review of Plant Biology, 60: 305-33. [DOI:10.1146/annurev.arplant.043008.092032]
35. Soltani, Howyzeh M., S. Aslani and O. Pooraskari. 2019. Essential Oil Profile of an Iranian Yarrow (Achillea millefolium). Journal of Essential Oil Bearing Plants, 22(1): 295-300. doi: 10.1080/0972060X.2019.1586589. [DOI:10.1080/0972060X.2019.1586589]
36. Soltani, Howyzeh M., S.A. Sadat Noori, V. Shariati and M. Amiripour. 2018. Comparative transcriptome analysis to identify putative genes involved in thymol biosynthesis pathway in medicinal plant Trachyspermum ammi L. Scientific Reports. 8(1): 13405. doi: https://dx.doi.org/10.1038%2Fs41598-018-31618-9. [DOI:10.1038/s41598-018-31618-9]
37. Soltani Howyzeh M., S. A. Sadat Noori, V. Shariati and M. Amiripour. 2019. Large Scale Identification of SSR Molecular Markers in Ajowan (Trachyspermum ammi) Using RNA Sequencing. Journal of Plant Genetic Research, 6(1): 31-46 (In Persian). [DOI:10.29252/pgr.6.1.31]
38. Taheri Boukani, K. and R. Najafzadeh. 2019. Evaluation of Growth Characteristics, Essential Oil Percentage and Ecological Factors of Some Different Species of Yarrow (Achillea spp.). Journal of Crop Breeding, 11(31): 28-41(In Persian). [DOI:10.29252/jcb.11.31.28]
39. Taheri, S., T. Lee Abdullah, M. R. Yusop, M. M. Hanafi, M. Sahebi and P. Azizi, et al. 2018. Mining and development of novel SSR markers using next generation sequencing (NGS) data in plants. Molecules, 23(2): 399. [DOI:10.3390/molecules23020399]
40. Trapnell, C., B.A. Williams, G. Pertea, A. Mortazavi, G. Kwan and M.J. Van Baren, et al. 2010. Transcript assembly and quantification by RNA-Seq reveals unannotated transcripts and isoform switching during cell differentiation. Nature Biotechnology, 28(5): 511-5. [DOI:10.1038/nbt.1621]
41. Varshney, R.K., A. Graner and M.E. Sorrells. 2005. Genic microsatellite markers in plants: features and applications. TRENDS in Biotechnology, 23(1): 48-55. [DOI:10.1016/j.tibtech.2004.11.005]
42. Wang, Y., M.Q. Shahid, F. Ghouri and F.S. Baloch. 2020. De Novo Assembly and Annotation of the Juvenile Tuber Transcriptome of a Gastrodia elata Hybrid by RNA Sequencing: Detection of SSR Markers. Biochemical Genetics, 58: 1-21. [DOI:10.1007/s10528-020-09983-w]
43. Wei, W., X. Qi, L. Wang, Y. Zhang, W. Hua and D. Li, et al. 2011. Characterization of the sesame (Sesamum indicum L.) global transcriptome using Illumina paired-end sequencing and development of EST-SSR markers. BMC genomics, 12(1): 451. [DOI:10.1186/1471-2164-12-451]
44. Xu, M., X. Liu, J.W. Wang, S.Y. Teng, J.Q. Shi and Y.Y. Li, et al. 2017. Transcriptome sequencing and development of novel genic SSR markers for Dendrobium officinale. Molecular Breeding, 37(2): 18. [DOI:10.1007/s11032-016-0613-5]
45. Yates, S.A., M.T. Swain, M.J. Hegarty, I. Chernukin, M. Lowe and G.G. Allison, et al. 2014. De novo assembly of red clover transcriptome based on RNA-Seq data provides insight into drought response, gene discovery and marker identification. BMC Genomics,15(1): 453. [DOI:10.1186/1471-2164-15-453]
46. Zhao, X., L. Song, M. Ma, K. Liu, M. Lv and Y. Zhu, et al. 2019. RNA-Seq for excavation of genes involved in the biosynthesis of primary active components and identification of new EST-SSR markers in medicinal chrysanthemum. Archives of Biological Sciences, 71(3): 489-500. [DOI:10.2298/ABS181226032Z]
47. Zhou, Y., L. Chen, X. Fan and Y. Bian. 2014. De novo assembly of Auricularia polytricha transcriptome using Illumina sequencing for gene discovery and SSR marker identification. PloS one, 9(3):e91740. [DOI:10.1371/journal.pone.0091740]
48. Zhu, Y., X. Wang, L. Huang, C. Lin, X. Zhang and W. Xu, et al. 2017. Transcriptomic identification of drought-related genes and SSR markers in sudan grass based on RNA-Seq. Frontiers in Plant Science. 8: 687. [DOI:10.3389/fpls.2017.00687]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
