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Model SNP development for complex genomes based on hexaploid oat using high-throughput 454 sequencing technology

Oliver, R.E., Lazo, G.R., Lutz, J.D., Rubenfield, M.J., Tinker, N.A., Wisniewski Morehead, N.H., Adhikary, D., Jellen, E.N., Maughan, J.P., Anderson, J.M., Brown Guedira, G.L., Chao, S., Beattie, A.D., Carson, M.L., Rines, H.W., Obert, D.E., Bonman, J.M., et Jackson, E.W. (2011). « Model SNP development for complex genomes based on hexaploid oat using high-throughput 454 sequencing technology. », BMC Genetics, 12:77. doi : 10.1186/1471-2164-12-77  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Contexte. Les marqueurs génétiques jouent un rôle crucial dans la recherche en génomique moderne. Chez l’avoine, toutefois, la complexité et la taille du génome, ainsi que le peu de données de séquence disponibles freinent la découverte de marqueurs moléculaires et leur génotypage. Les travaux que nous présentons ici visaient à produire des données sur les étiquettes de séquences transcrites (EST) chez l’avoine, à élaborer un système bioinformatique en pipeline pour repérer les SNP et à mettre au point une méthode rapide et économique de génotypage direct des marqueurs SNP dans des génomes polyploïdes complexes comme celui de l’avoine. Résultats. En utilisant les banques d’ADNc de quatre génotypes d’avoine cultivés, nous avons rassemblé environ 127 000 contigs issus d’un million de séquences obtenues par la technologie Roche 454. Nous avons filtré les contigs à l’aide d’un nouveau pipeline bioinformatique pour éliminer tout polymorphisme ambigu causé par une homologie subgénomique, après quoi nous avons choisi 96 SNP in silico de 9 448 loci candidats et les avons validés par l’analyse des courbes de fusion à haute résolution (HRM, pour High Resolution Melting). Des 96 SNP, 52 (54 %) étaient polymorphes par rapport aux parents de la population Ogle1040 × TAM O‑301 (OT) utilisée pour la cartographie, et 44 ont pu être placés sur la carte de liaison OT existante. Pour valider les SNP, nous avons séquencé les amplicons Ogle et TAM obtenus avec 12 amorces et avons découvert, chez sept d’entre eux, un polymorphisme complexe, bien que dans les loci SNP, la séquence ait été relativement conservée. L’analyse HRM des amplicons entiers a révélé des insertions, des délétions et la présence d’hétérozygotes dans les pools de matériel génétique secondaires de l’avoine, ce qui a généré des allèles multiples à certaines cibles d’amorces. Pour valider l’utilité des marqueurs, nous avons utilisé 36 SNP pour évaluer la diversité génétique de 34 génotypes d’avoine. Dans l’ensemble, les groupements du dendrogramme correspondaient à la composition connue du génome et à l’ascendance génétique. Conclusions. Le système de détection de SNP par pipeline à haut débit que nous présentons ici constitue un moyen rapide et efficace d’identifier les allèles SNP polymorphes dans le génome de l’avoine. Le système de HRM employé est une plateforme simple qui permet d’obtenir beaucoup d’information pour le génotypage des SNP. Ces techniques peuvent donc être utilisées pour la détection et le génotypage des SNP chez d’autres espèces aux génomes complexes encore peu caractérisés.

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