J 2017

Gene classification and mining of molecular markers useful in red clover (Trifolium pratense) breeding

IŠTVÁNEK, Jan, Jana DLUHOŠOVÁ, Petr DLUHOŠ, Lenka PÁTKOVÁ, Jan NEDĚLNÍK et. al.

Basic information

Original name

Gene classification and mining of molecular markers useful in red clover (Trifolium pratense) breeding

Name in Czech

Klasifikace a validace molekulárních markerů využitelných ve šlechtění jetele lučního (Trifolium pratense)

Authors

IŠTVÁNEK, Jan (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jana DLUHOŠOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Petr DLUHOŠ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Lenka PÁTKOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jan NEDĚLNÍK (203 Czech Republic) and Jana ŘEPKOVÁ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution)

Edition

Frontiers in Plant Science, Lausanne, SWITZERLAND, FRONTIERS MEDIA SA, 2017, 1664-462X

Other information

Language

English

Type of outcome

Článek v odborném periodiku

Field of Study

10603 Genetics and heredity

Country of publisher

Switzerland

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

References:

Impact factor

Impact factor: 3.677

RIV identification code

RIV/00216224:14310/17:00094337

Organization unit

Faculty of Science

UT WoS

000397084200001

Keywords (in Czech)

biosyntetické dráhy; genetická diverzita; sekvenování; SNP; specifické geny; SSR

Keywords in English

biosynthetic pathways; genetic diversity; sequencing; SNP; specific genes; SSR

Tags

Tags

International impact, Reviewed
Změněno: 4/4/2018 11:19, Ing. Nicole Zrilić

Abstract

V originále

Red clover (Trifolium pratense) is an important forage plant worldwide. This study was directed to broadening current knowledge of red clover’s coding regions and enhancing its utilization in practice by specific reanalysis of previously published assembly. A total of 42,996 genes were characterized using Illumina paired-end sequencing after manual revision of Blast2GO annotation. Genes were classified into metabolic and biosynthetic pathways in response to biological processes, with 7,517 genes being assigned to specific pathways. We identified 6,749 potential microsatellite loci in red clover coding sequences, and we characterized 4,005 potential simple sequence repeat (SSR) markers as generating polymerase chain reaction products preferentially within 100–350 bp. Marker density of 1 SSR marker per 12.39 kbp was achieved. Aligning reads against predicted coding sequences resulted in the identification of 343,027 single nucleotide polymorphism (SNP) markers, providing marker density of one SNP marker per 144.6 bp. Altogether, 95 SSRs in coding sequences were analyzed for 50 red clover varieties and a collection of 22 highly polymorphic SSRs with pooled polymorphism information content >0.9 was generated. A set of 8,623 genome-wide distributed SNPs was developed and used for polymorphism evaluation in individual plants. The polymorphic information content ranged from 0 to 0.375. Temperature switch PCR was successfully used in single-marker SNP genotyping for targeted coding sequences and for heterozygosity or homozygosity confirmation in validated five loci. Predicted large sets of SSRs and SNPs throughout the genome are key to rapidly implementing genome-based breeding approaches, for identifying genes underlying key traits, and for genome-wide association studies.

In Czech

Jetel luční (Trifolium pratense) je významná pícnina. Tato práce přináši rozšíření poznatků o kódujících sekvencích jetele lučního s perspektivou jejich dalšího využití. Celkem bylo charakterizováno 42 996 genů prostřednictvím sekvenování nové generace Illumina a po manuální revizi anotace pomocí Blast2GO. 7 517 genů bylo klasifikováno do metabolických a biosyntetických drah podle biologických procesů. Bylo identifikování 6 749 potenciálních microsatelitních lokusů v kódujících sekvencích jetele lučního a characterizováno 4 005 potenciálních SSR (simple sequence repeat) markerů s PCR produkty o předpokládané délce 100–350 bp. Hustota markerů byla určena na 1 SSR marker na 12,39 kbp. Dále bylo identifikováno 343 027 SNP (single nucleotide polymorphism) markerů, s hustotou 1 SNP marker na 144,6 bp. 95 SSR v kódujících sekvencích bylo analyzováno pro 50 odrůd jetele lučního a bylo získáno 22 vysoce polymorfních markerů s PIC (pooled polymorphism information content) > 0,9. 8 623 SNP bylo využito pro hodnocení polymorfismu individuálních rostlin a hodnoty PIC se pohybovaly od 0 do 0,375. Byla vypracovány temperature switch PCR pro genotypování konkrétních SNP v cílových genech a byla určena homozygotní nebo heterozygotní konstituce pěti lokusů. Vytvořené sady SSR a SNP markerů pro celý genom jsou klíčové pro další rozpracování šlechtitelských postupů s využitím genotypování, pro identifikaci genů konkrétních významných znaků a pro asociační studie na celogenomové úrovni.

Links

MUNI/A/0877/2016, interní kód MU
Name: Podpora výzkumné činnosti studentů molekulární biologie a genetiky 5 (Acronym: MBG5)
Investor: Masaryk University, Category A
QI111A019, research and development project
Name: Nové genomické postupy pro šlechtění cizosprašných plodin na zlepšení užitkových vlastností (Acronym: HJ2010)
Investor: Ministry of Agriculture of the CR, Sustainable development of agrarian sector