Rapid development of PCR-based genome-specific repetitive DNA junction markers in wheat

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Abstract:

In hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) (AABBDD, C = 17 000 Mb), repeat DNA accounts for ~90% of the genome, of which transposable elements (TEs) constitute 60%-80%. Despite the dynamic evolution of TEs, our previous study indicated that the majority of TEs are conserved and collinear between the homologous wheat genomes, based on identical insertion patterns. In this study, we exploited the unique and abundant TE insertion junction regions identified from diploid Aegilops tauschii to develop genome-specific repeat DNA junction markers (RJM) for use in hexaploid wheat. In this study, both BAC end and random shotgun sequences were used to search for RJM. Of the 300 RJM primer pairs tested, 269 (90%) amplified single bands from diploid Ae. tauschii. Of these 269 primer pairs, 260 (97%) amplified hexaploid wheat and 9 (3%) amplified Ae. tauschii only. Among the RJM primers that amplified hexaploid wheat, 88% were successfully assigned to individual chromosomes of the hexaploid D genome. Among the 38 RJM primers mapped on chromosome 6D, 31 (82%) were unambiguously mapped to delineated bins of the chromosome using various wheat deletion lines. Our results suggest that the unique RJM derived from the diploid D genome could facilitate genetic, physical, and radiation mapping of the hexaploid wheat D genome.

Chez le blé hexaploïde (Triticum aestivum L.) (AABBDD, C = 17 000 Mb), l’ADN répété compte pour ~90 % du génome et les éléments transposables (TE) en constituent 60-80 %. En dépit de l’évolution dynamique des TE, les travaux menés antérieurement par ces auteurs indiquent que la majorité des TE sont conservés et co-linéaires entre les chromosomes homéologues du blé sur la base de l’observation d’insertions identiques. Dans ce travail, les auteurs ont exploité l’abondance et le caractère unique des insertions chez l’Aegilops tauschii diploïde pour développer chez le blé hexaploïde des marqueurs spécifiques des génomes sur la base des jonctions avec ces ADN répétés (marqueurs RJM pour « repeat DNA junction markers »). Dans ce travail, tant des séquences terminales de clones BAC que des séquences aléatoires ont été utilisées pour rechercher des RJM. Des 300 paires d’amorces RJM testées, 269 (90 %) ont amplifié des bandes uniques chez l’Ae. tauschii. De ces 269 paires d’amorces, 260 (97 %) ont amplifié chez le blé hexaploïde alors que 3 % n’ont amplifié que chez l’Ae. tauschii. Parmi les amorces RJM qui ont amplifié chez le blé hexaploïde, 88 % ont été assignés avec succès à des chromosomes individuels du génome D. Parmi les 38 amorces RJM situées sur le chromosome 6D, 31 (82 %) ont été assignées clairement à un segment du chromosome 6D à l’aide de diverses lignées portant des délétions. Ces résultats suggèrent que les RJM uniques dérivés du génome D diploïde permettront de faciliter la cartographie génétique, physique et de radiation du génome D chez le blé hexaploïde.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2009

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