Gleditsia sinensisのマイクロサテライトと性関連マーカーの同定に関するゲノムワイド解析

Genome-wide analysis of microsatellite and sex-linked marker identification in Gleditsia sinensis.

• Jianjun Li
• Chenglin Ye

抄録

背景:

Gleditsia sinensis Lam.(Leguminosae)は雌雄異株の多年草であり、重要な薬効と経済的価値を有している。これらの特性は、植物の性に応じて利用することができる。しかし、開花前の形態学的な方法では、植物の性を正確に識別することは困難である。

BACKGROUND: Gleditsia sinensis Lam. (Leguminosae), a dioecious perennial arbor, demonstrates important medicinal properties and economic value. These properties can be harnessed depending on the sex of the plant. However, the sex of the plants is difficult to identify accurately through morphological methods before the flowering.

結果:

G. sinensis の性特異的単純配列リピート（SSR）マーカーをスクリーニングするために、バルク化分離分析を用いた。雌雄5株をプールして雄株と雌株をそれぞれバルク化し、全ゲノムシークエンシングを行った。その結果、5,350,359個の配列が得られ、その中から2,065,210個のSSRが検索された。その中で、SSRの重複数が最も多かった。雄株は857,874株に達し、雄株の60.86%を占めた。雌株は1,447,603株に達し、雌株のモデル全体の56.25％を占めた。全ヌクレオチドリピート型の中では、A/Tリッチモチーフが最も豊富であった。合計309,516個の雌株特異的SSRをクラスタリングにより選択した。プライマーを設計した後、雄と雌の遺伝子プールを増幅し、雄と雌の遺伝子プールの差動バンドを増幅できる5組のプライマー（すなわち、27、34、36、39、41）を発見した。この５対のプライマーを用いて、遺伝子プールを構築した雌雄既知の１０個体についてＰＣＲ検証を行った。雌の植物は、単一の長さの断片（すなわち、186、305、266、203、および260bp）を増幅し、雄の植物のストリップはなく、それにより、G. sinensisの雄雌の識別を完了した。

RESULTS: We used bulked segregant analysis to screen sex-specific simple sequence repeat (SSR) markers in G. sinensis. Five male and five female plants were pooled to form the male and female bulks, respectively, and subjected to whole-genome sequencing. After high-throughput sequencing, 5,350,359 sequences were obtained, in which 2,065,210 SSRs were searched. Among them, the number of duplicated SSRs was the highest. The male plants could reach 857,874, which accounted for 60.86% of the total number of male plants. The female plants could reach 1,447,603, which accounted for 56.25% of the total model of the female plants. Among all the nucleotide repeat types, the A/T-rich motif was the most abundant. A total of 309,516 female strain-specific SSRs were selected by clustering. After designing the primers, the male and female gene pools were amplified, and five pairs of primers (i.e., 27, 34, 36, 39, and 41) were found to amplify the differential bands in the male and female gene pools. Using the five pairs of primers, we performed PCR verification on 10 individuals of known sex, which constructed the gene pool. The female plants amplified a single fragment of lengths (i.e., 186, 305, 266, 203, and 260 bp) and no male plant strip, thereby completing the identification of the male and female sexes of the G. sinensis.

結論:

本研究は、雌雄植物間の正確な性識別戦略を提供し、G. sinensisの資源利用率を向上させることを目的としている。

CONCLUSIONS: This study provides accurate sex identification strategies between female and male plants, thus improving the utilization rate of G. sinensis resources.