การวิเคราะห์ความไม่สมดุลของลิงเกจภายในยีน Plant U-box ในอ้อย
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ความเข้าใจเกี่ยวกับความไม่สมดุลของลิงเกจ (linkage disequilibrium; LD) มีความสำคัญต่อการวางแผนกลยุทธ์การปรับปรุงพันธุ์ เพื่อกำหนดแอลลีลเป้าหมายที่เป็นประโยชน์ต่อลักษณะทางการเกษตร งานวิจัยนี้วิเคราะห์รูปแบบ LD ของยีน U-box domain-containing protein 35 (SaPUB35) ในประชากรเชื้อพันธุกรรมอ้อยนำเข้า 68 ตัวอย่าง และอ้อยพันธุ์ปรับปรุง 73 ตัวอย่าง สามารถระบุเครื่องหมายสนิปได้ 126 เครื่องหมาย และอินเดล 50 เครื่องหมายจากยีน SaPUB35 ขนาด 5731 คู่เบสด้วยเทคโนโลยี PacBio single molecule, real-time (SMRT) sequencing ความแปรปรวนลำดับเบสในประชากรอ้อยเชื้อพันธุกรรมนำเข้ามากกว่าประชากรอ้อยพันธุ์ปรับปรุง การวิเคราะห์ LD ระหว่างคู่เครื่องหมายโดยใช้เกณฑ์ค่ายกกำลังสองของค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ระหว่างเครื่องหมายสองตำแหน่งที่ 0.1 พบว่าในประชากรพันธุ์ปรับปรุงมีขอบเขต LD 1500 คู่เบส แต่มีความเสื่อมลงมาที่ 1400 คู่เบสในประชากรเชื้อพันธุกรรมนำเข้า แสดงเป็นนัยถึงอิทธิพลของ selective sweep ซึ่งคัดเลือกการกลายที่มีผลดีในระหว่างกระบวนการปรับปรุงพันธุ์อ้อย การค้นพบการลดความหลากหลายของแอลลีลและเกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมแบบคอขวดในระหว่างกระบวนการปรับปรุงพันธุ์อ้อยสมัยใหม่จะเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจเป้าหมายของการปรับปรุงพันธุ์อ้อยและวางแผนกลยุทธ์การปรับปรุงพันธุ์ในอนาคต เพื่อกำหนดเป้าหมายแอลลีลที่เป็นประโยชน์
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ข้อความที่ปรากฏในแต่ละเรื่องของวารสารเล่มนี้เป็นเพียงความเห็นส่วนตัวของผู้เขียน ไม่มีความเกี่ยวข้องกับคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หรือคณาจารย์ท่านอื่นในมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ผู้เขียนต้องยืนยันว่าความรับผิดชอบต่อทุกข้อความที่นำเสนอไว้ในบทความของตน หากมีข้อผิดพลาดหรือความไม่ถูกต้องใด ๆ
เอกสารอ้างอิง
Abdel-Ghany, S.E., Hamilton, M., Jacobi, J.L., Ngam, P., Devitt, N., Schilkey, F., Ben-Hur, A., & Reddy, A. S. (2016). A survey of the sorghum transcriptome using single-molecule long reads. Nature communications, 7(1), 1-11.
Barrett, J.C., Fry, B., Maller, J., & Daly, M.J. (2005). Haploview: analysis and visualization of LD and haplotype maps. Bioinformatics, 21(2), 263-265.
Breslauer, K.J., Frank, R., Blöcker, H., & Marky, L.A. (1986). Predicting DNA duplex stability from the base sequence. Proceedings of the National Academy of Sciences, 83(11), 3746-3750.
Caldwell, K.S., Russell, J., Langridge, P., & Powell, W. (2006). Extreme population-dependent linkage disequilibrium detected in an inbreeding plant species, Hordeum vulgare. Genetics, 172(1), 557-567.
Chen, L., Deng, R., Liu, G., Jin, J., Wu, J., & Liu, X. (2019). Cytological and transcriptome analyses reveal OsPUB73 defect affects the gene expression associated with tapetum or pollen exine abnormality in rice. BMC Plant Biology, 19(546), 1-19.
Cordeiro, G.M., Eliott, F., McIntyre, C.L., Casu, R.E., & Henry, R.J. (2006). Characterisation of single nucleotide polymorphisms in sugarcane ESTs. Theoretical and Applied Genetics, 113(2), 331-343.
Eid, J., Fehr, A., Gray, J., Luong, K., Lyle, J., Otto, G., Peluso, P., Rank, D., Baybayan, P., & Bettman, B. (2009). Real-time DNA sequencing from single polymerase molecules. Science, 323(5910), 133-138.
Garsmeur, O., Droc, G., Antonise, R., Grimwood, J., Potier, B., Aitken, K., Jenkins, J., Martin, G., Charron, C., Catherine, H., Laurent, C., Nabila, Y., Adam, H., David, S., Yesesri, C., Avinash, S., Andrzej, K., Agnes, C., Marie-Anne Van, S., Kankshita, S., Christopher, T., Hélène, B., Blake, S., Jean Christophe, G., Edwin van der, V., Robert, H., Jeremy, S., & Angélique, D.H. (2018). A mosaic monoploid reference sequence for the highly complex genome of sugarcane. Nature communications, 9(1), 1-10.
Gawel, N., & Jarret, R. (1991). A modified CTAB DNA extraction procedure for Musa and Ipomoea. Plant molecular biology reporter, 9(3), 262-266.
Hoang, N.V., Furtado, A., O’Keeffe, A.J., Botha, F.C., & Henry, R.J. (2017). Association of gene expression with biomass content and composition in sugarcane. PLoS One, 12(8), 1-31.
Inghelandt, D.V., Reif, J.C., Dhillon, B.S., Flament, P., & Melchinger, A.E. (2011). Extent and genome-wide distribution of linkage disequilibrium in commercial maize germplasm. Theoretical and Applied Genetics, 123(1), 11-20.
Jaikishan, I., Rajendrakumar, P., Madhusudhana, R., Elangovan, M., & Patil, J.V. (2015). Development and utility of PCR-based intron polymorphism markers in sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. Journal of crop science and biotechnology, 18(5), 309-318.
Jannoo , N., Grivet , L., Chantret , N., Garsmeur , O., Glaszmann , J.C., Arruda , P., & D’Hont , A. (2007). Orthologous comparison in a gene-rich region among grasses reveals stability in the sugarcane polyploid genome. The Plant Journal, 50(4), 574-585.
Khanbo, S. (2020). Association Mapping of Sugar Related Traits in Sugarcane (Saccharum spp.). (Doctoral of Philosophy’s Degree). Thammasat University, Pathum Thani.
Kim, Y., & Nielsen, R. (2004). Linkage disequilibrium as a signature of selective sweeps. Genetics, 167(3), 1513-1524.
Lu, Y., Shah, T., Hao, Z., Taba, S., Zhang, S., Gao, S., Liu, J., Cao, M., Wang, J., & Prakash, A.B. (2011). Comparative SNP and haplotype analysis reveals a higher genetic diversity and rapider LD decay in tropical than temperate germplasm in maize. PLoS One, 6(9), e24861.
McIntyre , C.L., Jackson, M., Cordeiro, G.M., Amouyal, O., Hermann, S., Aitken, F.S., Eliott, F., Henry, R.J., Casu, R.E., & Bonnett, G.D. (2006). The identification and characterisation of alleles of sucrose phosphate synthase gene family III in sugarcane. Molecular breeding, 18(1), 39-50.
McKenna, A., Hanna, M., Banks, E., Sivachenko, A., Cibulskis, K., Kernytsky, A., Garimella, K., Altshuler, D., Gabriel, S., & Daly, M. (2010). The Genome Analysis Toolkit: a Map Reduce framework for analyzing next-generation DNA sequencing data. Genome research, 20(9), 1297-1303.
Nimmakayala, P., Levi, A., Abburi, L., Abburi, V.L., Tomason, Y.R., Saminathan, T., Vajja, V.G., Malkaram, S., Reddy, R., & Wehner, T.C. (2014). Single nucleotide polymorphisms generated by genotyping by sequencing to characterize genome-wide diversity, linkage disequilibrium, and selective sweeps in cultivated watermelon. BMC genomics, 15(1), 767.
Piriyapongsa, J., Kaewprommal, P., Vaiwsri, S., Anuntakarun, S., Wirojsirasak, W., Punpee, P., Klomsa-ard, P., Shaw, P.J., Pootakham, W., & Yoocha, T. (2018). Uncovering full-length transcript isoforms of sugarcane cultivar Khon Kaen 3 using single-molecule long-read sequencing. PeerJ, 6(5818), 1-23.
Qian, L., Qian, W., & Snowdon, R.J. (2014). Sub-genomic selection patterns as a signature of breeding in the allopolyploid Brassica napus genome. BMC genomics, 15(1), 1170.
Qin, Q., Wang, Y., Huang, L., Du, F., Zhao, X., Li, Z., Wang, W., & Fu, B. (2020). A U-box E3 ubiquitin ligase OsPUB67 is positively involved in drought tolerance in rice. Plant molecular biology, 102(1-2), 89-107.
Raboin , L.M., Pauquet , J., Butterfield , M., D’Hont , A., & Glaszmann , J.C. (2008). Analysis of genome-wide linkage disequilibrium in the highly polyploid sugarcane. Theoretical and Applied Genetics, 116(5), 701-714.
Rozen, S., & Skaletsky, H. (2000). Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers pp. 365-386. Bioinformatics methods and protocols.
Ryu, M.Y., Cho, S.K., Hong, Y., Kim, J., Kim, J.H., Kim, G.M., Chen, Y.-J., Knoch, E., Møller, B.L., & Kim, W.T. (2019). Classification of barley U-box E3 ligases and their expression patterns in response to drought and pathogen stresses. BMC genomics, 20(326), 1-15.
Sela, H., Loutre, C., Keller, B., Schulman, A., Nevo, E., Korol, A., & Fahima, T. (2011). Rapid linkage disequilibrium decay in the Lr10 gene in wild emmer wheat (Triticum dicoccoides) populations. Theoretical and Applied Genetics, 122(1), 175-187.
Shearman, J.R., Sonthirod, C., Naktang, C., Pootakham, W., Yoocha, T., Sangsrakru, D., Jomchai, N., Tragoonrung, S., & Tangphatsornruang, S. (2016). The two chromosomes of the mitochondrial genome of a sugarcane cultivar: assembly and recombination analysis using long PacBio reads. Scientific reports, 6(1), 1-7.
Song , J., Yang , X., Resende Jr , M.F., Neves , L.G., Todd , J., Zhang , J., Comstock , J.C., & Wang , J. (2016). Natural allelic variations in highly polyploidy Saccharum complex. Frontiers in plant science, 7(804), 1-18.
Stephan, W. (2019). Selective sweeps. Genetics, 211(1), 5-13.
Wang, B., Tseng, E., Regulski, M., Clark, T.A., Hon, T., Jiao, Y., Lu, Z., Olson, A., Stein, J.C., & Ware, D. (2016). Unveiling the complexity of the maize transcriptome by single-molecule long-read sequencing. Nature communications, 7(1), 1-13.
Wang, W., Wang, W., Wu, Y., Li, Q., Zhang, G., Shi, R., Yang, J., Wang, Y., & Wang, W. (2020). The involvement of wheat U‐box E3 ubiquitin ligase TaPUB1 in salt stress tolerance. Journal of Integrative Plant Biology, 62(5), 631-651.
Wang, Y.-H., Upadhyaya, H.D., Burrell, A.M., Sahraeian, S.M.E., Klein, R.R., & Klein, P.E. (2013). Genetic structure and linkage disequilibrium in a diverse, representative collection of the C4 model plant, Sorghum bicolor, G3: Genes, Genomes. Genetics, 3(5), 783-793.
Zhang , W., Wang, L., Wang, Y., Wang, Y., & Gao, Q. (2020). Cloning and characterization of TaPUB4, a U-box gene from common wheat (Triticum aestivum L.) involved in regulation of pollen development by influencing sucrose-starch pathway in anther. Molecular breeding, 40(6), 1-18.
Zhao, J., Zhao, L., Zhang, M., Zafar, S.A., Fang, J., Li, M., Zhang, W., & Li, X. (2017). Arabidopsis E3 ubiquitin ligases PUB22 and PUB23 negatively regulate drought tolerance by targeting ABA receptor PYL9 for degradation. International journal of molecular sciences, 18(9), 1841.
Zhu, C., Gore, M., Buckler, E.S., & Yu, J. (2008). Status and prospects of association mapping in plants. The Plant Genome, 1(1), 5-20.
Zia, M.A.B., Demirel, U., Nadeem, M.A., & Caliskan, M.E. (2020). Genome-wide association study identifies various loci underlying agronomic and morphological traits in diversified potato panel. Physiology and Molecular Biology of Plants, 26, 1003-1020.
