Ein Forschungsteam entwickelte und validierte einen Liquid Single Nucleotide Polymorphism (SNP) Chip namens „HbGBTS80K“, der 80.080 SNPs enthält, die gleichmäßig über 18 Chromosomen verteilt sind. Dieser SNP-Chip unterschied 404 Kautschukarten in einer populationsgenetischen Diversitätsanalyse effektiv in vier Gruppen und entdeckte das Hauptgen HbPSK5 in GWAS für die Anzahl der Milchringen. Der HbGBTS80K-Chip ist ein wertvolles Werkzeug zur Beschleunigung funktioneller Studien und molekularer Züchtung von Kautschukbäumen und behebt die Ineffizienz traditioneller Züchtungsmethoden.
Molekulare Marker sind spezifische DNA-Fragmente, die Unterschiede zwischen biologischen Individuen widerspiegeln und für die markergestützte Züchtung unverzichtbar sind. Während herkömmliche Marker wie RFLP, RAPD, AFLP und SSR nur eine begrenzte Genomabdeckung haben, sind SNPs in pflanzengenetischen Studien unverzichtbar geworden. Festphasen-SNP-Chips haben die molekulare Züchtung vorangetrieben, sind jedoch mit hohen Kosten und Einschränkungen bei der Zielloci-Fixierung konfrontiert. Flüssigphasen-Chips wie SNP-basierte GBTS bieten Flexibilität und Kosteneffizienz, werden jedoch in der Gummibaumzucht zu wenig genutzt.
Eine Studie veröffentlicht In Tropische Pflanzen am 17. Mai 2024, zielt darauf ab, einen flüssigen SNP-Chip namens „HbGBTS80K“ zu entwickeln und zu validieren, um die Effizienz der Gummibaumzucht zu steigern.
In dieser Studie wurde der HbGBTS80K-Chip entwickelt, indem zunächst das hochwertige Genom der Gummibaumsorte „CATAS8-79“ zusammengesetzt und 335 Akzessionen mit einer durchschnittlichen Tiefe von ~20× neu sequenziert wurden. Dieser Prozess generierte 5.323.701 SNPs, die basierend auf der Häufigkeit kleinerer Allele, der Deletionsrate und der Heterozygotie gefiltert wurden, um 96.044 SNPs für Capture-Sonden auszuwählen.
Nach der Auswertung mit 69 zusätzlichen Akzessionen blieben 80.080 SNP-Stellen mit hoher Konfidenz erhalten. Diese SNPs waren gleichmäßig über das Genom verteilt, mit der höchsten Dichte auf Chromosom 6 und der niedrigsten auf Chromosom 1. Die Genannotation ergab, dass sich 64,80 % der SNPs in der Genkörperregion befanden, einschließlich exonischer, intronischer, vorgelagerter und nachgelagerter Bereiche.
Die ADMIXTURE-Analyse mit dem HbGBTS80K-Chip klassifizierte 404 Kautschukarten in vier verschiedene Gruppen, was mit früheren Studien zur genetischen Vielfalt übereinstimmt. Der Chip zeigte auch eine hohe Genauigkeit in genomweiten Assoziationsstudien (GWAS), indem er das Hauptgen HbPSK5 für die Anzahl der Milchringen (NLR) identifizierte, die ein Schlüsselmerkmal für den Ertrag an Naturkautschuk ist. Diese Validierung unterstreicht die Wirksamkeit des Chips sowohl bei der Analyse der genetischen Vielfalt als auch bei der Identifizierung funktioneller Gene und macht ihn zu einem wertvollen Werkzeug für die Weiterentwicklung der molekularen Züchtung von Kautschukbäumen.
Laut Weimin Tian, dem leitenden Forscher der Studie, „ist der HbGBTS80K-Flüssig-SNP-Chip ein wertvolles Werkzeug, das Funktionsstudien und die molekulare Züchtung des Gummibaums erleichtern wird.“
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der flüssige SNP-Chip HbGBTS80K, der aus der Neusequenzierung des gesamten Genoms von 335 Kautschukbaumarten entwickelt wurde, 80.080 SNPs enthält, die über 18 Chromosomen verteilt sind. Er unterscheidet Kautschukarten effektiv in vier Gruppen und identifiziert das Hauptgen HbPSK5, das mit Milchringen über GWAS assoziiert ist, genau. Dieser Chip ist ein wertvolles Werkzeug für die Weiterentwicklung funktioneller Studien und der molekularen Züchtung von Kautschukbäumen. Mit Blick auf die Zukunft wird der HbGBTS80K-Chip die Entwicklung überlegener Kautschukbaumsorten erleichtern und als Modell für ähnliche Fortschritte bei anderen Nutzpflanzen dienen.
Mehr Informationen:
Jinquan Chao et al, Design und Anwendung des HbGBTS80K-Flüssigkeitschips im Gummibaum, Tropische Pflanzen (2024). DOI: 10.48130/tp-0024-0020
Zur Verfügung gestellt von Maximum Academic Press