ردیابی و معرفی نشانگرهای ریزماهواره در گیاه شاهدانه با کاوش در ترنسکریپتوم

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

2 استادیار، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

3 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

چکیده

گیاه شاهدانه یکی از مهم‌ترین گیاهان ازنظر اقتصادی برای تولید دارو، غذا، فیبر و روغن است. بااین‌حال نبود نشانگرهای کافی و مؤثر ریزماهواره، گسترش بررسی‌های ژنتیکی این گیاه را محدود کرده است. در این پژوهش داده‌های ترنسکریپتوم برای شناسایی و معرفی ریزماهواره­ها به‌منظور بررسی تنوع ژنتیکی و تفکیک رقم‌ها و جمعیت­های فیبری و دارویی استفاده شد. بر پایۀ این داده‌ها 3388 مکان ریزماهواره از 1402 توالی در رقم فیبری و 10381 مکان از 4743 توالی در رقم دارویی شناسایی شد. در میان این نشانگرها موتیف‌های سه نوکلئوتیدی و پس از آن تک و دو نوکلئوتیدی بالاترین فراوانی را نشان دادند. آغازگرهای مناسب برای افزونش 234 ریزماهواره از 152 توالی منحصر در رقم فیبری و 1543 ریزماهواره از 1372 توالی مختص در رقم دارویی طراحی شدند. این بررسی نخستین ارزیابی در مقیاس گسترده برای شناسایی نشانگرهای ریزماهواره از توالی­های ترنسکریپتوم در گیاه شاهدانه است. تأثیر این نشانگرهای مولکولی می­تواند با استفاده از جمعیت­های موجود در ایران آزمون و ارزیابی شده و کارایی آن­ها در اصلاح این جمعیت­ها بررسی شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Tracing and introducing SSR markers in Cannabis sativa by exploring in transcriptome

نویسندگان [English]

  • Abouzar Soreni 1
  • Seyed Alireza Salami 2
  • Mohammadreza Fattahi Moghddam 3
1 Ph. D. Candidate, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Assistant Professor and Professor, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Professor, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Cannabis sativa L. is an important economic plant for the production of medical, food, fiber and oils. Nevertheless, lack of sufficient simple sequence repeat (SSR) markers has limited the development of cannabis genetic research. In this study, transcriptome sequences were used for identification and introduction of SSR markers in order to assess genetic diversity and separation of fiber and drug types. Based on the cannabis RNA-Seq data, 3383 SSR were identified from 1402 reads in fiber type whiles this number was 10381 for 4743 reads in drug type. Among these markers, trinucleotide repeat motifs were the most abundant, followed by mononucleotide and dinucleotide. Primers were successfully designed for amplification of 234 SSR markers from 152 individual sequences in fiber and 1543 SSR markers from 1372 individual sequences in drug using Primer3 with default parameters. This study outlines the first large-scale development of SSR markers for cannabis. The effectiveness of these molecular markers should be tested using different Iranian Marijuana populations and could be particularly useful for cannabis populations breeding.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dinucleotide motifs
  • fiber and drug types
  • genetic research
  • microsatellites
  1. Aggarwal, R. K., Hendre, P. S., Varshney, R. K., Bhat, P. R., Krishnakumar, V. & Singh, L. (2007). Identification, characterization and utilization of EST-derived genic microsatellite markers for genome analyses of coffee and related species. Theoretical and Applied Genetics, 114, 359-372.
  2. Coyle, H. M., Shutler, G., Abrams, S., Hanniman, J., Neylon, S., Ladd, C., Palmbach, T. & Lee, H. C. (2003). A simple DNA extraction method for marijuana sample used in amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis. Journal of Forensic Sciences, 48(2), 343-347.
  3. Diwan, N. & Cregan, P. (1997). Automated sizing of fluorescent-labelled simple sequence repeat (SSR) markers to assay genetic variation in soybean. Theoretical and Applied Genetics, 95, 723-733.
  4. Grabherr, M. G., Haas, B. J., Yassour, M., Levin, J. Z., Thompson, D. A., Amit, I., Adiconis, X., Fan, L., Raychowdhury, R., Zeng, Q., Chen, Z., Mauceli, E., Hacohen, N., Gnirke, A., Rhind, N., di Palma, F., Birren, B. W., Nusbaum, C., Lindblad-Toh, K., Friedman, N. & Regev, A. (2011)Full-length transcriptome assembly from RNA-Seq data without a reference genome. Nature Biotechnology, 29, 644-652.
  5. Gilmore, S. & Peakall R. (2003). Isolation of microsatellite markers in Cannabis sativa L. (marijuana). Molecular Ecology Notes, 3(1), 105-107
  6. Gao, Ch., Xin, P., Cheng Ch., Tang, Q., Chen, P., Wang, Ch., Zang, G. & Zhao, L. (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.
  7. Gish, W. & States, D. J. (1993). Identification of protein coding regions by database similarity search. Nature Genet, 3, 266-272.
  8. Howard, C., Gilmore, S., Robertson, J. & Peakall, R. (2008). Application of new DNA markers for forensic examination of Cannabis sativa seizures. National Drug Law Enforcement Research Fund, 61 p.
  9. Kadkhodaei, S., Nekouei, N. K., Shahnazari, M., Etminani, H., Imani, A., Ghaderi-Zefrehei, M., Elahy, M. & Ariff, B. (2011). Molecular tagging of agronomic traits using simple sequence repeats: Informative markers for almond ('Prunus dulcis') molecular breeding. Australian Journal of Crop Science, 5(10), 1199-1209.
  10. Kofler, R., Schlötterer, C. & Lelley, T. (2007). SciRoKo: a new tool for whole genome microsatellite search and investigation. Bioinformatics, 13, 1683-1685.
  11. Kumar, S. & Blaxter, M. (2010) Comparing de novo assemblers for 454 transcriptome data. BMC Genomics, 11, 571.
  12. Schliesky, S., Gowik, U., Weber, A. P. & Bräutigam, A. (2012). RNA-seq assembly–are we there yet?. Frontiers in Plant Science, 3, 220.
  13. Naghavi, M. R., Ghareyazi, B. & Hosseini, Gh. (2005). Molecular markers. Tehran university press. Tehran. Iran. pp: 88-100.
  14. Ranalli, P. & Venturi, G. (2004). Hemp as a raw material for industrial applications. Euphytica, 140(1-2), 1-6.
  15. Varshney, R. K., .Graner, A. & Sorrells, M. E. (2005). Genic microsatellite markers in plants: features and applications. Trends Biotechnol, 23(1), 48-55.