Zastosowanie technik genotypowania TaqMan® oraz tetra-primer ARMS-PCR do identyfikacji polimorfizmów punktowych zasocjowanych z genetycznymi determinantami kształtu korzenia marchwi
Katarzyna Stelmach
*@ibr-urk.plZakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie (Poland)
Alicja Macko-Podgórni
Zakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie (Poland)
Rafał Barański
Zakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie (Poland)
Dariusz Grzebelus
Zakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie (Poland)
Abstrakt
W ostatnich dwóch dekadach zaobserwowano znaczący wzrost tempa rozwoju zróżnicowanych systemów markerów molekularnych oraz odpowiadających im zaawansowanych platform detekcyjnych. Markery oparte na polimorfizmach pojedynczego nukleotydu (SNP), ze względu na częstość ich występowania w genomach bardzo szybko zyskały uznanie w badaniach z zakresu hodowli molekularnej roślin. Wśród najczęściej wykorzystywanych technik genotypowania polimorfizmów pojedynczego nukleotydu znajdują się sondy TaqMan®, mikromacierze DNA, oraz technologia genotypowania przez sekwencjonowanie (GBS). W celu obniżenia kosztów genotypowania opracowano również techniki oparte na standardowej reakcji łańcuchowej polimerazy z zastosowaniem zmodyfikowanych starterów, między innymi technikę tetra-primer ARMS-PCR. W niniejszej pracy zidentyfikowano pięć markerów SNP zasocjowanych z genetycznymi determinantami kształtu korzenia spichrzowego marchwi oraz dokonano ich przekształcenia do markerów wykrywalnych przy zastosowaniu technologii TaqMan® oraz tetra-primer ARMS-PCR. Przydatność wymienionych technik zweryfikowano poprzez genotypowanie 40 wybranych odmian populacyjnych marchwi typu zachodniego. Przeanalizowano zbieżność wyników identyfikacji genotypów otrzymanych przy zastosowaniu wyżej wymienionych technik oraz metody referencyjnej GBS. Techniki te oceniono pod kątem możliwości wykorzystania ich do opracowania wiarygodnych markerów specyficznych zasocjowanych z genetycznymi determinantami kształtu korzenia marchwi.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
ARMS-PCR, GWAS, marchew, MLM, polimorfizm pojedynczego nukleotydu, sondy TaqMan®Bibliografia
Armstrong R. A. 2014. When to use the Bonferroni correction. Ophthalmic Physiol. Opt. 34: 502 — 508. DOI:10.1111/opo.12131.
Google Scholar
Banga O. 1963. Origin and distribution of the western cultivated carrot. Genet. Agrar. Period. di Genet. Appl. all’ Agric. 17: 357 — 370.
Google Scholar
Baris I., Etlik O., Koksal V., Arican-Baris S. T. 2010. Rapid diagnosis of spinal muscular atrophy using tetra-primer ARMS PCR assay: Simultaneous detection of SMN1 and SMN2 deletion. DOI:10.1016/j.mcp.2009.12.001. Mol. Cell. Probes 24: 138 — 141.
Google Scholar
Brachi, B., Morris, G. P., Borevitz, J. O. 2011. Genome-wide association studies in plants: the missing heritability is in the field. . DOI:10.1186/gb-2011-12-10-232. Genome Biol. 12: 232.
Google Scholar
Campsall P. A., Au, N. H. C., Prendiville J. S., Speert, D. P., Tan R., Thomas E. E. 2004. Detection and genotyping of varicella-zoster virus by TaqMan allelic discrimination real-time PCR. J. Clin. Microbiol. 42: 1409 — 13. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15070981 [Accessed November 1, 2016].
Google Scholar
Chiapparino E., Lee, D., Donini P. 2004. Genotyping single nucleotide polymorphisms in barley by tetra-primer ARMS–PCR. Genome 47: 414 — 420. Available at: http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/ 10.1139/g03-130#.VzL8g-Qvtng [Accessed May 11, 2016].
Google Scholar
Dry P. 1991. Rapid detection of alpha-1-antitrypsin deficiency by analysis of a PCR-induced TaqI restriction site. DOI:10.1007/BF00201739. Hum. Genet. 87: 742–744.
Google Scholar
Giancola S., McKhann H. I., Bérard A., Camilleri C., Durand S., Libeau P., et al. 2006. Utilization of the three high-throughput SNP genotyping methods, the GOOD assay, Amplifluor and TaqMan, in diploid and polyploid plants. DOI:10.1007/s00122-006-0213-6. Theor. Appl. Genet. 112: 1115 — 1124.
Google Scholar
Holland P. M., Abramson R. D., Watson R., Gelfand D. H. 1991. Detection of specific polymerase chain reaction product by utilizing the 5’----3’ exonuclease activity of Thermus aquaticus DNA polymerase. DOI:10.1073/PNAS.88.16.7276. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 88: 7276 — 7280.
Google Scholar
Huang T., Zhuge J., Zhang W. W. 2013. Sensitive detection of BRAF V600E mutation by Amplification Refractory Mutation System (ARMS)-PCR. DOI:10.1186/2050-7771-1-3. Biomark. Res. 1: 3.
Google Scholar
Iorizzo M., Senalik D. A., Ellison S. L., Grzebelus D., Cavagnaro P. F., Allender C., Brunet J., Spooner D., van Deznye A., Simon P. W. 2013. Genetic structure and domestication of carrot (Daucus carota subsp. sativus) (Apiaceae). DOI:10.3732/ajb.1300055. Am. J. Bot. 100: 930 — 938.
Google Scholar
Korte A., Farlow A. 2013. The advantages and limitations of trait analysis with GWAS: a review. DOI:10.1186/1746-4811-9-29. Plant Methods 9: 29.
Google Scholar
Lindh M., Hannoun C. 2005. Genotyping of hepatitis C virus by Taqman real-time PCR. DOI:10.1016/j.jcv.2005.02.002. J. Clin. Virol. 34: 108 — 114.
Google Scholar
Liu Q., Thorland E. C., Heit J. A., Sommer S. S. 1997. Overlapping PCR for bidirectional PCR amplification of specific alleles: a rapid one-tube method for simultaneously differentiating homozygotes and heterozygotes. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9110178 [Accessed October 30, 2016]. Genome Res. 7: 389 — 398.
Google Scholar
Mammadov J., Aggarwal R., Buyyarapu R., Kumpatla S. 2012. SNP markers and their impact on plant breeding. DOI:10.1155/2012/728398. Int. J. Plant Genomics 72: 83 — 98.
Google Scholar
Medrano R. F. V., de Oliveira C. A. 2014. Guidelines for the tetra-primer ARMS-PCR technique development. DOI:10.1007/s12033-014-9734-4. Mol. Biotechnol. 56: 599 — 608.
Google Scholar
Newton C. R., Graham A., Heptinstall L. E., Powell S. J., Summers C., Kalsheker N., Smith J., Markham A. 1989. Analysis of any point mutation in DNA. The amplification refractory mutation system (ARMS). DOI:10.1093/nar/17.7.2503. Nucleic Acids Res. 17: 2503 — 2516.
Google Scholar
Rubatzky V. E., Quiros C. F., Simon P. W. 1999. Carrots and related vegetable Umbelliferae. CAB International, Wallingford.
Google Scholar
Rubio M., Caranta C., Palloix A. 2008. Functional markers for selection of potyvirus resistance alleles at the pvr2-eIF4E locus in pepper using tetra-primer ARMS-PCR. DOI:10.1139/G08-056. Genome 51: 767 — 771.
Google Scholar
Stolarczyk J., Janick J. 2011. Carrot: History and Iconography. Available at: http://www.hort.purdue.edu /newcrop/pdfs/ch5102-carrot.pdf. Chron. Horticult. 51: 12 — 18.
Google Scholar
Vannucchi A. M., Pancrazzi A., Bogani C., Antonioli E., Guglielmelli P. 2006. A quantitative assay for JAK2V617F mutation in myeloproliferative disorders by ARMS-PCR and capillary electrophoresis. DOI:10.1038/sj.leu.2404209. Leukemia 20: 1055 — 1060.
Google Scholar
Wittwer C. T., Reed G. H., Gundry C. N., Vandersteen J. G., Pryor R. J. 2003. High-resolution genotyping by amplicon melting analysis using LCGreen. DOI:10.1373/49.6.853. Clin. Chem. 49: 853 — 860.
Google Scholar
Ye S., Dhillon S., Ke X., Collins A. R., Day I. N. M. 2001. An efficient procedure for genotyping single nucleotide polymorphisms. DOI:10.1093/nar/29.17.e88. Nucleic Acids Res. 29: 88e — 88.
Google Scholar
Yu J., Pressoir G., Briggs W. H., Vroh Bi I., Yamasaki M., Doebley J. F. et al. 2006. A unified mixed-model method for association mapping that accounts for multiple levels of relatedness. DOI:10.1038/ng1702. Nat. Genet. 38: 203 — 208.
Google Scholar
Zhang Z., Ersoz E., Lai C.-Q., Todhunter R. J., Tiwari H. K., Gore M. A., Bradbury P. J., Yu J., Armett D. K., Ordovas J. M., Buckler E. S. 2010. Mixed linear model approach adapted for genome-wide association studies. DOI:10.1038/ng.546. Nat. Genet. 42: 355 — 360.
Google Scholar
Autorzy
Katarzyna Stelmach*@ibr-urk.pl
Zakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Poland
Autorzy
Alicja Macko-PodgórniZakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Poland
Autorzy
Rafał BarańskiZakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Poland
Autorzy
Dariusz GrzebelusZakład Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii i Ogrodnictwa Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Poland
Statystyki
Abstract views: 435PDF downloads: 92
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- dr hab. Ewa Grzebelus , Marek Szklarczyk, Rafał Barański, Aneta Malec, Transfer cytoplazmatycznej męskiej sterylności poprzez somatyczną hybrydyzację u marchwi , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Prof. dr hab. Dariusz Grzebelus , Alicja Macko-Podgórni, Katarzyna Stelmach, Kornelia Kwolek, Dariusz Kadłuczka, Zbigniew Gajewski, Rafał Barański, Opracowanie i wykorzystanie wysokowydajnych technik selekcji genomowej w doskonaleniu warzyw , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- prof. dr. hab. Dariusz Grzebelus , Gabriela Machaj, Alicja Macko-Podgórni, Kornelia Kwolek, Rafał Barański, Wojciech Wesołowski, Marcelina Wajdzik, Anna Szlachtowska, Beata Domnicz, Przemysław Gierski, Marek Szklarczyk, Opracowanie metod globalnej analizy polimorfizmów w genomie buraka cukrowego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
