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EST-derived SSR markers from defined regions of the wheat genome to identify Lophopyrum elongatum specific loci

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Abstract:

Lophopyrum elongatum, a close relative of wheat, provides a source of novel genes for wheat improvement. Molecular markers were developed to monitor the introgression of L. elongatum chromosome segments into hexaploid wheat. Existing simple sequence repeats (SSRs) derived from genomic libraries were initially screened for detecting L. elongatum loci in wheat, but only 6 of the 163 markers tested were successful. To increase detection of L. elongatum specific loci, 165 SSRs were identified from wheat expressed sequence tags (ESTs), where their chromosomal positions in wheat were known from deletion bin mapping. Detailed sequence analysis identified 41 SSRs within this group as potentially superior in their ability to detect L. elongatum loci. BLASTN alignments were used to position primers within regions of the ESTs that have sequence conservation with at least 1 similar EST from another cereal species. The targeting of primers in this manner enabled 14 L. elongatum markers from 41 wheat ESTs to be identified, whereas only 2 from 124 primers designed in random positions flanking SSRs detected L. elongatum loci. Addition and ditelosomic lines were used to assign all 22 markers to specific chromosome locations in L. elongatum. Nine of these SSR markers were assigned to homoeologous chromosome locations based on their similar position in hexaploid wheat. The remaining markers mapped to other L. elongatum chromosomes indicating a degree of chromosome rearrangements, paralogous sequences and (or) sequence variation between the 2 species. The EST-SSR markers were also used to screen other wheatgrass species indicating further chromosome rearrangements and (or) sequence variation between wheatgrass genomes. This study details methodologies for the generation of SSRs for detecting L. elongatum loci.Key words: Lophopyrum elongatum, expressed sequence tags (EST), simple sequence repeat (SSR), EST-SSR, synteny, alien introgression.

Le Lophopyrum elongatum, un proche parent du blé, constitue un réservoir de gènes d'intérêt pour l'amélioration génétique du blé. Des marqueurs moléculaires ont été développés pour suivre l'introgression de segments chromosomiques du L. elongatum chez le blé hexaploïde. Des microsatellites existants provenant de banques génomiques ont d'abord été criblés pour détecter des locus polymorphes chez le L. elongatum, mais seulement 6 de 163 marqueurs étaient informatifs. Afin d'accroître le taux de succès chez le L. elongatum, 165 microsatellites ont été identifiés au sein d'EST (étiquettes de séquences exprimées) du blé dont la position chromosomique était déjà connue par cartographie de délétants. Des analyses détaillées des séquences ont permis d'identifier 41 microsatellites potentiellement supérieurs pour la détection de locus chez le L. elongatum. Des alignements BLASTN ont été employés pour situer les amorces au sein de régions conservées chez au moins un autre EST semblable provenant d'une autre céréale. Un tel ciblage des amorces a permis d'obtenir 14 marqueurs polymorphes chez le L. elongatum parmi les 41 EST analysés, alors que seulement 2 des 124 amorces placées au hasard autour du microsatellite auront révélé du polymorphisme à ces locus chez le L. elongatum. Des lignées d'addition et ditélosomiques ont été employées pour déterminer l'emplacement des 22 marqueurs. Neuf de ces microsatellites ont été assignés à des locus homéologues par comparaison à la situation chez le blé. Les autres étaient situés à des sites nonhoméologues chez le L. elongatum, ce qui indique un degré de réarrangement chromosomique, de séquences paralogues ou de variation de séquence entre ces 2 espèces. Les microsatellites codants (EST-SSR) ont également été utilisés pour examiner d'autres espèces d'agropyres et ces analyses ont suggéré d'autres réarrangements chromosomiques ou variation de séquence entre les génomes d'agropyres. Cette étude décrit des méthodologies pour la production de microsatellites en vue de la détection de locus chez le L. elongatum.Mots clés : Lophopyrum elongatum, étiquettes de gènes exprimés, microsatellites, EST-SSR, synténie, introgression de gènes étrangers.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-10-01

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