Development and characterization of microsatellite markers for analysis of population differentiation in the tree legume Acacia koa (Fabaceae: Mimosoideae) in the Hawaiian Islands

Authors: Fredua-Agyeman, Rudolph; Adamski, Daniel; Liao, Richard J.; Morden, Clifford; Borthakur, Dulal

Source: Genome, Volume 51, Number 12, December 2008 , pp. 1001-1015(15)

Publisher: NRC Research Press

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The aim of this research was to develop and use microsatellite markers to characterize the high-value timber tree Acacia koa (koa), which is endemic to the Hawaiian Islands. Genomic DNA fragments of 300-1000 bp were cloned and sequenced following enrichment for microsatellite motifs by PCR using 7 oligonucleotide repeat primers in separate reactions. Among 96 sequences analyzed, 63 contained unique microsatellite motifs flanked by variable sequences. A dual PCR method involving a primer walking step was used to develop 15 primer pairs. Another 16 primer pairs were developed directly from the variable sequences on both sides of the microsatellite motifs. These 31 primer pairs were tested on 172 koa plants representing 11 populations collected from 4 of the major Hawaiian Islands. Nine of the primers that identified polymorphic microsatellite loci and 3 that detected unique alleles exclusively in some populations were used for genetic diversity studies of koa. Cluster analysis and multidimensional scaling of the allelic phenotype data revealed that koa from Kauai formed a distinct group separate from koa of the neighboring islands of Oahu, Maui, and Hawaii. The oldest of the four islands, Kauai, also had the most diverse populations of koa.

Le but de ce travail était de mettre au point des marqueurs microsatellites pour caractériser l’Acacia koa (koa), une espèce forestière de grande valeur qui est endémique des îles hawaïennes. Des fragments d’ADN génomique de 300-1 000 pb ont été clonés et séquencés après enrichissement par PCR pour des microsatellites au moyen de 7 amorces à répétitions oligomériques dans des réactions séparées. Parmi les 96 séquences analysées, 63 contenaient des microsatellites uniques et étaient bordés de séquences variables. Une méthode de PCR double incluant une étape de marche chromosomique a été employée pour développer 15 paires d’amorces. Seize autres paires d’amorces ont été développées directement à partir des séquences variables bordant les deux côtés des microsatellites. Ces 31 paires d’amorces ont été testées sur 172 plants de koa représentant onze populations échantillonnées sur quatre des principales îles d’Hawaï. Neuf paires d’amorces qui amplifiaient des locus microsatellites polymorphes et trois paires d’amorces qui amplifiaient des allèles uniques exclusivement chez certaines populations ont été employées pour des études de diversité génétique chez le koa. Des analyses de groupement et d’échelonnement multidimensionnel des données alléliques phénotypiques ont révélé que le koa de Kauai forme un groupe nettement distinct de ceux des îles voisines d’Oahu, Maui et Hawaï. Kauai, la plus ancienne des quatre îles, avaient les populations de koa les plus diverses.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2008

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