Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych

Podobne dokumenty
Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Emilia Wójtowicz. Markery molekularne i ich wykorzystanie w hodowli roślin

GENOMIKA. MAPOWANIE GENOMÓW MAPY GENOMICZNE

Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

mikrosatelitarne, minisatelitarne i polimorfizm liczby kopii

3.2 Warunki meteorologiczne

Zastosowanie markerów RAPD do określenia podobieństwa genetycznego odmian jęczmienia ozimego (Hordeum vulgare L.)

Ocena stabilnoœci genetycznej rozmna anych in vitro polskich odmian tulipanów przy u yciu markerów molekularnych ISSR

Mikrosatelitarne sekwencje DNA

Wprowadzenie do genetyki sądowej. Materiały biologiczne. Materiały biologiczne: prawidłowe zabezpieczanie śladów

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Przyczyny i konsekwencje struktury genetycznej zwierzyny

Autor: dr Mirosława Staniaszek

Wprowadzenie do genetyki medycznej i sądowej

MARKERY MIKROSATELITARNE

Markery klasy II -Polimorfizm fragmentów DNA (na ogół niekodujących): - RFLP - VNTR - RAPD

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Bioinformatyczna analiza danych. Wykład 1 Dr Wioleta Drobik-Czwarno Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów

Monitoring genetyczny populacji wilka (Canis lupus) jako nowy element monitoringu stanu populacji dużych drapieżników

Markery molekularne Autor tekstu: Michał Łuczak. Przegląd najbardziej popularnych technik

PADY DIAMENTOWE POLOR

Zakupy poniżej euro Zamówienia w procedurze krajowej i unijnej

Ogólne Warunki Ubezpieczenia PTU ASSISTANCE I.

Prezentacja dotycząca sytuacji kobiet w regionie Kalabria (Włochy)

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

Mitochondrialna Ewa;

Zastosowanie metody RAPD do różnicowania szczepów bakteryjnych

Sekwencjonowanie nowej generacji i rozwój programów selekcyjnych w akwakulturze ryb łososiowatych

Zapytanie ofertowe. (do niniejszego trybu nie stosuje się przepisów Ustawy Prawo Zamówień Publicznych)

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Mapowanie fizyczne genomów -konstrukcja map wyskalowanych w jednostkach fizycznych -najdokładniejszą mapą fizyczną genomu, o największej

Spis treści Część I. Genetyczne podstawy hodowli roślin 1. Molekularne podstawy dziedziczenia cech Dariusz Crzebelus, Adeta Adamus, Maria Klein

Markery DNA oparte na retrotranspozonach

"Diagnostyka szczepów wirusa grypy przy użyciu nowych metod molekularnych." Streszczenie

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

Genetyczne podłoże mechanizmów zdolności adaptacyjnych drzew leśnych

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

na terenie wiertni gazu ³upkowego za pomoc¹ map rozk³adu poziomu

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

POSZUKIWANIE POLIMORFICZNYCH MARKERÓW ZDEFINIOWANYCH SEKWENCYJNIE W POPULACJI GROCHU CARNEVAL X MP1401

JOANNA SZTUBA-SOLIŃSKA

Jaki koń jest nie każdy widzi - genomika populacji polskich ras koni

Ekologia molekularna. wykład 1

MIÊDZYNARODOWY STANDARD REWIZJI FINANSOWEJ 530 BADANIE WYRYWKOWE (PRÓBKOWANIE) SPIS TREŒCI

Dr hab.n.med. Renata Jacewicz

Rozkład materiału nauczania biologii w klasie III gimnazjum

MIÊDZYNARODOWY STANDARD REWIZJI FINANSOWEJ 520 PROCEDURY ANALITYCZNE SPIS TREŒCI

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

Identyfikacja QTL warunkujących długość liścia flagowego w dwóch populacjach mapujących żyta (Secale cereale L.)

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA


Polimorfizm markerów STS i SSR w obrębie linii wsobnych żyta*

Rozdzia³ IX ANALIZA ZMIAN CEN PODSTAWOWYCH RÓDE ENERGII W LATACH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLÊDNIENIEM DREWNA OPA OWEGO

Jacek Mrzyg³ód, Tomasz Rostkowski* Rozwi¹zania systemowe zarz¹dzania kapita³em ludzkim (zkl) w bran y energetycznej

Ocena stabilności genetycznej rozmnażanych in vitro polskich odmian tulipanów przy użyciu markerów molekularnych ISSR

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

Objaśnienia wartości, przyjętych do Projektu Wieloletniej Prognozy Finansowej Gminy Golina na lata

6. Projektowanie składu chemicznego stali szybkotn cych o wymaganej twardo ci i odporno ci na p kanie

Mechanizm zawarty w warunkach zamówienia podstawowego. Nie wymaga aneksu do umowy albo udzielenia nowego zamówienia. -

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

S³owa kluczowe: seksualnoœæ, kobiety, Polska. (Przegl¹d Menopauzalny 2002; 4:64 73)

Dr hab.n.med. Renata Jacewicz

Techniki biologii molekularnej Kod przedmiotu

S I M P L E. E R P ZARZ DZANIE MA J TKIEM.

WP YW STRUKTURY U YTKÓW ROLNYCH NA WYNIKI EKONOMICZNE GOSPODARSTW ZAJMUJ CYCH SIÊ HODOWL OWIEC. Tomasz Rokicki

Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej w obszarze biotechnologii

NAPRAWDÊ DOBRA DECYZJA

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Anna Hawliczek-Strulak, Katarzyna Tofil, Ewa Borzęcka, Piotr Gawroński, Bernd Hackauf, Hanna Bolibok-Brągoszewska

Przetwornica napiêcia sta³ego DC2A (2A max)

Miniaturowe zawory rêczne i mechaniczne - przy³¹cza z gwintem M5 Seria 105

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

PLONOWANIE ZBÓ W DOŒWIADCZENIACH POLOWYCH I W PRAKTYCE GOSPODARCZEJ W LATACH

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

Czy przedsiêbiorstwo, którym zarz¹dzasz, intensywnie siê rozwija, ma wiele oddzia³ów lub kolejne lokalizacje w planach?

Stanowisko Rzecznika Finansowego i Prezesa Urzędu Ochrony Konkurencji i Konsumentów w sprawie interpretacji art. 49 ustawy o kredycie konsumenckim

Pytania i odpowiedzi oraz zmiana treści SIWZ

ZMIANY NASTROJÓW GOSPODARCZYCH W WOJEWÓDZTWIE LUBELSKIM W III KWARTALE 2006 R.

Anna Litwiniec 1, Beata Choińska 1, Aleksander Łukanowski 2, Żaneta Świtalska 1, Maria Gośka 1

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

ZASADY REPRODUKCJI SYMBOLI GRAFICZNYCH PRZEDMOWA

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

UCHWAŁA NR XXVIII/294/2013 RADY GMINY NOWY TARG. z dnia 27 września 2013 r. w sprawie przyjęcia programu 4+ Liczna Rodzina

Postanowienia ogólne. Usługodawcy oraz prawa do Witryn internetowych lub Aplikacji internetowych

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

Zamówienia publiczne w PKP PLK S.A. w obszarze inwestycji kolejowych. Warszawa, 10 maja 2016 r.

Ćwiczenia 1 Wirtualne Klonowanie Prowadzący: mgr inż. Joanna Tymeck-Mulik i mgr Lidia Gaffke. Część teoretyczna:

Fizjologiczne i molekularne markery tolerancji buraka cukrowego na suszę. Dr Danuta Chołuj

Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej w obszarze biotechnologii

Zadanie 2.4. Cel badań:

Strategia rozwoju sieci dróg rowerowych w Łodzi w latach

Instrukcja U ytkownika Systemu Antyplagiatowego Plagiat.pl

Przewodnik dla klienta Sigillum PCCE USŁUGI CERTYFIKACJI ELEKTRONICZNEJ. Polska Wytwórnia Papierów Wartościowych S.A.

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Transkrypt:

PRACE PRZEGL DOWE Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych Aneta Hromada, Monika Rakoczy-Trojanowska Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roœlin, Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Characteristics of SAMPL markers and their utilization in plant genomes researches Summary In the last 20 years, several marker systems based on the microsatellite sequences have been elaborated. One of them is SAMPL (Selective Amplification of Microsatellite Polymorphic Loci), which gives a possibility to detect genetic polymorphisms resulting not only from mutations in restriction sites, but also from different number of microsatellite motif repeats. That makes it a valuable tool for a genetic diversity studies even among closely related forms. Moreover, thanks to the ability of simultaneous analysis of many segregating loci in one gel line, SAMPL markers are very useful to construct new and improve density of already existing genetic maps. Key words: SAMPL, molecular markers, genetic diversity, linkage maps. Adres do korespondencji Aneta Hromada, Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roœlin, Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa. 3 (74) 79 87 2006 1. Wstêp Mikrosatelity, okreœlane równie jako SSR (ang. Simple Sequence Repeat), STR (ang. Short Tandem Repeats) lub VNTR (ang. Variable Number of Tandem Repeats), s¹ jedn¹ z klas sekwencji repetytywnych DNA, obecnych we wszystkich genomach ywych organizmów nale ¹cych zarówno do eukariontów jak i prokariontów. S¹ one z³o one z kilkunukleotydowych tandemowych sekwencji, licz¹cych zwykle od 2 do 6 nukleotydów. Mikrosatelity

Aneta Hromada, Monika Rakoczy-Trojanowska s¹ czêsto klasyfikowane na: doskona³e sk³adaj¹ce siê z nastêpuj¹cych po sobie powtórzeñ 2-6-nukleotydowych, niedoskona³e zawieraj¹ce inne nukleotydy miêdzy kolejnymi powtórzeniami motywu i z³o one sk³adaj¹ce siê z dwóch motywów oddzielonych dowolnym nukleotydem. Sekwencje mikrosatelitarne s¹ rozproszone w ca³ym genomie, wystêpuj¹ zarówno w regionach koduj¹cych, jak i niekoduj¹cych, a czêstotliwoœæ ich wystêpowania jest wy sza w przypadku sekwencji aktywnych transkrypcyjnie ni w rejonach nie ulegaj¹cych translacji UTR (1). Czêstotliwoœæ wystêpowania sekwencji mikrosatelitarnych w genomie jest odwrotnie skorelowana z jego wielkoœci¹, a wprost proporcjonalna do wielkoœci regionów koduj¹cych tego genomu (2). Mikrosatelity s¹ oflankowane unikatowymi sekwencjami. S¹ z regu³y jednokopijne i zajmuj¹ to samo miejsce w genomie u ró nych genotypów w obrêbie danego gatunku, a czêsto te u ró nych gatunków spokrewnionych. Wszystkie te cechy mikrosatelitów sprawi³y, e stworzono na ich bazie kilka klas markerów molekularnych, a mianowicie: SSR (3), ISSR (4), REMAP (5) i SAMPL (6). SSR to markery bazuj¹ce na reakcji PCR z wykorzystaniem starterów komplementarnych do sekwencji flankuj¹cych mikrosatelity. Markery ISSR (ang. Inter-Simple Sequence Repeat) pozwalaj¹ wykryæ ró nice w d³ugoœci fragmentów pomiêdzy odwrotnie zorientowanymi sekwencjami mikrosatelitarnymi, REMAP (ang. Retrotransposon- -Microsatellite Amplified Polymorphism) umo liwiaj¹ identyfikacjê polimorfizmu odcinków DNA pomiêdzy retrotranspozonem a mikrosatelit¹ przy u yciu startera specyficznego do sekwencji LTR (ang. Long Terminal Repeat) retrotranspozonu i startera mikrosatelitarnego zakotwiczonego na jego koñcu 3 lub 5. Natomiast SAMPL (ang. Selectively Amplified Microsatellite Polymorphic Locus) to amplifikowane odcinki DNA znajduj¹ce siê miêdzy miejscem rozpoznawanym przez enzym restrykcyjny a sekwencj¹ mikrosatelitarn¹. Pocz¹tkowo markery SAMPL by³y rzadko wykorzystywane, natomiast w ostatnich latach wzbudzi³y one du e zainteresowanie badaczy zajmuj¹cych siê genetyk¹ roœlin. 2. Charakterystyka markerów SAMPL SAMPL to system markerów molekularnych ³¹cz¹cy elementy procedury SSR i AFLP (ang. Amplified Fragment Lenght Polymorphisms). Wyizolowany i oczyszczony DNA jest trawiony dwoma enzymami restrykcyjnymi: rzadko tn¹cym, np. EcoR1 rozpoznaj¹cym sekwencje 6-nukleotydowe i czêsto tn¹cym, np. MseI rozpoznaj¹cym sekwencje 4-nukleotydowe (6). Otrzymane w ten sposób fragmenty liguje siê z adaptorami, fragmentami dsdna o znanej sekwencji, posiadaj¹cymi lepkie koñce komplementarne do miejsc restrykcyjnych wczeœniej u ytych restryktaz i przeprowadza siê wstêpn¹ selekcjê fragmentów przy u yciu reakcji PCR. Rzadziej tn¹cy enzym wp³ywa na liczbê amplifikowanych fragmentów, podczas gdy czêœciej tn¹cy enzym ma wp³yw na ich d³ugoœæ (7). Wstêpna selekcja polega na przeprowadzeniu reakcji 80 PRACE PRZEGL DOWE

Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych Rys. Schemat procedury SAMPL. BIOTECHNOLOGIA 3 (74) 79-87 2006 81

Aneta Hromada, Monika Rakoczy-Trojanowska PCR ze starterami komplementarnymi do sekwencji adaptorów i miejsc restrykcyjnych obu wczeœniej u ytych restryktaz oraz zawieraj¹cymi jeden selektywny nukleotyd na koñcu 3. Selektywny nukleotyd ma za zadanie zmniejszyæ liczbê amplifikowanych fragmentów. Po wstêpnej reakcji PCR otrzymuje siê nadal bardzo du o fragmentów DNA, które stanowi¹ matrycê dla w³aœciwej reakcji PCR. Do tej reakcji u ywane s¹ startery dwojakiego rodzaju: 1) starter AFLP wi¹ ¹cy siê z koñcem fragmentu zawieraj¹cym sekwencjê rozpoznawan¹ przez rzadziej tn¹cy enzym, np. EcoR1, 2) starter SAMPL komplementarny do sekwencji DNA mikrosatelitarnego z³o- onej z 2 motywów np. C(TC) 4 (AC) 4 A. Dziêki zastosowaniu takiej kombinacji starterów powielane s¹ odcinki DNA pochodz¹ce od fragmentów EcoRI-EcoRI, EcoRI-mikrosatelita oraz mikrosatelita-mikrosatelita. Ze wzglêdów proceduralnych (stê enia starterów, znakowanie) fragmenty EcoRI-EcoRI wystêpuj¹ rzadko i, je eli starter EcoRI nie by³ znakowany, s¹ niewidoczne na kliszy rentgenowskiej. Potencjalnie mog¹ wyst¹piæ fragmenty mikrosatelita-mikrosatelita (przy za³o eniu znakowania tego startera), jednak prawdopodobieñstwo wyst¹pienia sekwencji DNA komplementarnych do sekwencji startera mikrosatelitarnego i ukierunkowanych na siebie jest równie niskie. Nale y oczekiwaæ, e g³ówn¹ masê produktów selektywnego powielania bêd¹ stanowiæ fragmenty EcoRI-mikrosatelita. Przy czym ró nicuj¹cym czynnikiem bêd¹ zarówno kolejne selektywne nukleotydy startera EcoRI, jak i sekwencja mikrosatelitarna. Nieco bardziej z³o ony obraz ma miejsce, gdy do wizualizacji stosuje siê barwienie, np. srebrem. W tym przypadku na elu mog¹ uwidaczniaæ siê wszystkie wymienione typy produktów powielania. Schemat procedury SAMPL przedstawiono na rysunku 1. Markery SAMPL mog¹ dziedziczyæ siê w sposób dominuj¹cy lub kodominuj¹cy (8), wykazuj¹ wysoki poziom polimorfizmu charakterystyczny dla markerów SSR. Jednoczeœnie system ten umo liwia analizê wielu segreguj¹cych loci na jednym elu sekwencyjnym, jak w przypadku AFLP. SAMPL maj¹ najczêœciej jednoalleliczny charakter (9). 3. Wykorzystanie markerów SAMPL Obecnie markery molekularne SAMPL znajduj¹ zastosowanie przede wszystkim w badaniu zmiennoœci genetycznej (8-13) i konstrukcji map sprzê eñ (13-16,21). 3.1. Badanie zmiennoœci genetycznej i pokrewieñstwa Markery molekularne s¹ powszechnie wykorzystywane do analizy zmiennoœci genetycznej i stopnia pokrewieñstwa, co u³atwia selekcjê okreœlonych form dla ró - nych celów badawczych i hodowlanych oraz pozwala na oszacowanie bioró norodnoœci i identyfikacjê to samoœci genetycznej. 82 PRACE PRZEGL DOWE

Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych Markery SAMPL, jak siê wydaje, s¹ szczególnie przydatne w tego rodzaju pracach, poniewa wykazuj¹ wiêkszy polimorfizm ni inne systemy markerów molekularnych, który wynika nie tylko ze zmian w sekwencjach rozpoznawanych przez enzymy restrykcyjne u yte w procedurze, ale tak e z modyfikacji w d³ugoœci powtórzeñ mikrosatelitarnych. S¹ one zatem bardziej wra liwe na niewielkie zmiany sekwencji ni np. system RAPD, a to pozwala na efektywne badanie zró nicowania odmianowego (8,10) lub gatunkowego (12,13,17) oraz miêdzy populacjami roœlin rozmna anych wegetatywnie, takich jak s³odki ziemniak (11). Badania nad zró nicowaniem genetycznym i pokrewieñstwem gatunków z u yciem markerów SAMPL przeprowadzono dotychczas u kilku gatunków roœlin, w tym wa nych gospodarczo takich, jak pszenica (9), yto (10), bobik (8), s³odki ziemniak (11) oraz miodla indyjska interesuj¹ca ze wzglêdu na produkcjê specyficznego metabolitu wtórnego azadirachtiny, który mo e byæ przydatny jako biopestycyd (12). Natomiast ustalenie pokrewieñstwa gatunków uprawnych z dzikimi wykonano u sa- ³aty (13). W pracach nad zmiennoœci¹ genetyczn¹ yta ozimego (Secale cereale L.) na bazie markerów SAMPL skonstruowano dendrogram podobieñstwa genetycznego 30 wsobnych linii yta i stwierdzono, e linie wyhodowane z jednej odmiany by³y grupowane zgodnie z ich rzeczywistym pochodzeniem. Ponadto stwierdzono prawie trzy razy wy sz¹ wartoœæ parametru MI (ang. Marker Index) dla systemu markerów SAMPL (8,001) w porównaniu z systemami RAPD i ISSR (odpowiednio 2,644 i 3,63), co œwiadczy zarówno o du ej zdolnoœci do detekcji pr¹ ków ró nicuj¹cych badane linie yta, jak równie o amplifikacji wiêkszej liczby loci oraz o du ym procentowym udziale pr¹ ków polimorficznych otrzymanych przy u yciu markerów SAMPL. Natomiast œrednia wartoœæ wspó³czynnika PIC (ang. Polymorphic Information Contant) uzyskanego dla markerów SAMPL by³a nieco ni sza w porównaniu z u ytymi parami starterów SSR (odpowiednio 0,4 i 0,46). Spoœród czterech analizowanych u yta systemów markerów molekularnych, system SAMPL generowa³ najwiêksz¹ ogóln¹ liczbê produktów (28 pr¹ ków/reakcjê) i produktów polimorficznych w jednej reakcji (19,94 polimorficznych pr¹ ków/reakcjê) (10). Analizuj¹c zmiennoœæ w obrêbie gatunku Lactuca sativa, Witsenboer i in. (13) znaleÿli 20 markerów SAMPL generuj¹cych od 2 do 6 alleli. Dystans genetyczny dziel¹cy odmiany uprawne sa³aty od dzikiego gatunku by³ niewielki, co wynika³o z obecnoœci wielu alleli zerowych oraz braku amplifikacji alleli u dzikiego gatunku sa³aty obecnych u L. sativa. Natomiast Tseng i in. (11) odnotowali wysoki wspó³czynnik podobieñstwa genetycznego dla 22 odmian uprawnych s³odkiego ziemniaka, co jest spowodowane samoniezgodnoœci¹ i wegetatywn¹ reprodukcj¹ tego gatunku. Mimo to, siedem kombinacji starterów SAMPL, wykorzystanych do tych analiz, amplifikowa³o ponad dwukrotnie wiêksz¹ liczbê loci (19 vs. 8), alleli (55 vs. 22) i polimorficznych pr¹ ków (47 vs.18) w porównaniu do wczeœniej u ytych przez Hwang i in. (18) na tym samym materiale roœlinnym par starterów SSR. Tak e w przypadku badañ zmiennoœci genetycznej miodli indyjskiej markery BIOTECHNOLOGIA 3 (74) 79-87 2006 83

Aneta Hromada, Monika Rakoczy-Trojanowska SAMPL lepiej ró nicowa³y populacjê wystêpuj¹c¹ w okolicach Kanpuru ni, równie wielolokusowe, markery AFLP (odpowiednio 69,2 i 35%). Podobnie w przypadku bobiku (8) wykazano, e markery SAMPL s¹ bardziej efektywnym narzêdziem do tego typu badañ ni markery AFLP. W badaniach bobiku procentowy udzia³ pr¹ ków polimorficznych generowanych przez system markerów SAMPL by³ relatywnie wy szy ni w przypadku AFLP (odpowiednio 21,5 i 15,4%). Dendrogramy podobieñstwa genetycznego odmian bobiku bazuj¹ce na markerach SAMPL i AFLP znacznie ró ni³y siê pod wzglêdem zawartoœci skupisk (klasterów). Autorzy, sugeruj¹, e ró nice te i rozbie noœci mog³y wynikaæ ze zdolnoœci markerów SAMPL do detekcji nie tylko zmian w obrêbie rejonów rozpoznawanych przez enzymy restrykcyjne (jak to ma miejsce w przypadku markerów AFLP), ale tak e ró nej liczby powtórzeñ motywów mikrosatelitarnych. Analogiczne wyniki otrzymano dla miodli indyjskiej (12). Markery SAMPL wykrywa³y tu wy szy poziom polimorfizmu ni markery AFLP (odpowiednio 85 i 57%). 3.2. Konstrukcja map sprzê eñ Mapy genetyczne maj¹ szerokie zastosowanie w badaniach genomów roœlinnych. Konstrukcja map sprzê eñ markerów molekularnych umo liwia lokalizacjê loci zarówno cech jakoœciowych, jak i iloœciowych (QTL, ang. Quantitive Trait Loci), a tak e analizê organizacji i ewolucji genomów (19). Do tych celów wymagane s¹ równomiernie i mocno zagêszczone mapy (ze œredni¹ odleg³oœci¹ miêdzy loci ok. 2-5 cm). Ze wzglêdu na wielolokusowy charakter markerów SAMPL i mo liwoœæ wykrywania polimorfizmu na wysokim poziomie, prace nad konstrukcj¹ nowych i zagêszczaniem ju istniej¹cych map genetycznych wielu gatunków roœlin zosta³y znacznie przyspieszone. Wprawdzie markery SAMPL s¹ doœc czêsto dominuj¹ce, ale skonstruowane na ich bazie de novo mapy stanowi¹ szkielet, w obrêbie którego mapowane s¹ bardziej informatywne, np. kodominuj¹ce markery SSR (20), czy RFLP (13). Ponadto, do konstrukcji mapy mo na wykorzystaæ tylko SAMPLe kodominuj¹ce, a dominuj¹ce konwertowaæ w sekwencyjnie specyficzne i kodominuj¹ce markery SSR, co zasugerowali Roy i in. (9). Dotychczas markery SAMPL wykorzystano do konstrukcji i zagêszczenia map genetycznych u kilku gatunków roœlin, w tym tak wa nych pod wzglêdem gospodarczym, jak marchew (14), sa³ata (13) czy yto (Bolibok i in., w przygotowaniu). W tabeli przedstawiono liczbê dotychczas zmapowanych markerów SAMPL u ró nych gatunków roœlin. 84 PRACE PRZEGL DOWE

Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych Tabela Liczba zmapowanych markerów SAMPL u ró nych gatunków roœlin Gatunek Liczba zmapowanych markerów SAMPL Literatura sa³ata 58 (Z) (13) cykoria 178 (N) (15) wiechlina ³¹kowa 33 (N) (16) marchew 2 (N) (14) yto 14 (Z) (Bolibok i in., w przygotowaniu) brzoza bia³a x brzoza krucha 6-14* (N) (21) * w zale noœci od mapy N konstrukcja szkieletu mapy de novo Z zagêszczanie istniej¹cej mapy 4. Zalety markerów SAMPL oraz ograniczenia w ich wykorzystaniu Analizy SAMPL mog¹ przebiegaæ bez znajomoœci sekwencji DNA genomowego. Jednoczeœnie technika ta daje mo liwoœæ wygenerowania bardzo du ej liczby markerów przy u yciu ma³ej iloœci DNA (250-500 ng) i niewielkiej liczby starterów SAMPL w kombinacji ze starterami AFLP (13). Jest to szczególnie istotne w przypadku tworzenia map u drzew, u których bardzo trudno wykonaæ i zastosowaæ odpowiednie krzy owania ze wzglêdu na d³ugi okres rozwoju tych roœlin. Jedn¹ ze strategii konstruowania map genetycznych drzew iglastych jest mapowanie przy u yciu haploidalnych megagametofitów, z których mo na wyizolowaæ niewielkie iloœci DNA (20). Wspomniano ju (podrozdz. 3.1), e markery SAMPL wykazuj¹ tak e wysoki stopieñ polimorfizmu wynikaj¹cy zarówno ze zmian w liczbie powtórzeñ motywów mikrosatelitarnych, jak i drobnych mutacji w miejscu rozpoznawanym przez u yty w procedurze enzym restrykcyjny. Dlatego te ten system markerów molekularnych jest szczególnie u yteczny do badania zmiennoœci wewn¹trzgatunkowej (8,10). Porównuj¹c ró ne systemy markerów, Bolibok i in. (10) wykazali, e w przypadku SAMPL mo liwe jest uzyskanie najwiêkszej ogólnej liczby pr¹ ków i najwiêkszej liczby pr¹ ków polimorficznych w jednej reakcji. Markery SAMPL nie s¹ wprawdzie sekwencyjnie specyficzne, s¹ czasem dominuj¹ce i wielolokusowe, ale potencjalnie mog¹ byæ konwertowane do sekwencyjnie specyficznych, kodominuj¹cych i jednolokusowych markerów SSR przez klonowanie i sekwencjonowanie obszarów DNA flankuj¹cych mikrosatelity, a nastêpnie projektowanie specyficznych starterów (13). To z kolei pozwala na konstrukcjê i szybkie zagêszczanie transferowalnych map genetycznych bez koniecznoœci czasoch³onnego i kosztownego etapu tworzenia bibliotek genomowych. BIOTECHNOLOGIA 3 (74) 79-87 2006 85

Aneta Hromada, Monika Rakoczy-Trojanowska Mimo redukcji iloœci analizowanego DNA genomowego przez zastosowanie reakcji preamplifikacji ze starterami posiadaj¹cymi selektywne nukleotydy, w niektórych przypadkach, np. u s³odkiego ziemniaka profile pr¹ kowe amplifikowane przez kombinacje starterów SAMPL s¹ wci¹ zbyt z³o one i trudne do interpretacji (11). Spoœród 12 starterów SAMPL (w kombinacji z jednym starterem AFLP) tylko 7 generowa³o informatywne profile pr¹ kowe, a pozosta³e 5 zosta³o wykluczonych z dalszych analiz. Wydaje siê jednak, e by³a to kwestia wyboru enzymu restrykcyjnego. Zastosowanie u œwierka norweskiego innego enzymu wra liwego na metylacjê PstI zaowocowa³o wygenerowaniem bardzo klarownych profili amplifikacyjnych. Ponadto u ycie tej endonukleazy pozwala na detekcjê markerów zwi¹zanych z silnie zmetylowanymi jedno- lub niskokopijnymi sekwencjami, które mog¹ stanowiæ miejsca aktywne transkrypcyjnie, np. geny (20). Innym ograniczeniem wykorzystania markerów SAMPL s¹ doœæ wysokie koszty analiz, pracoch³onnoœæ i wystêpuj¹ce czasami k³opoty podczas amplifikacji PCR zw³aszcza, gdy badany gatunek charakteryzuje siê du ym genomem i wysok¹ zawartoœci¹ powtórzonych sekwencji (1). Innym problemem, szczególnie uci¹ liwym w kontekœcie konstrukcji map genetycznych, jest trudna do stwierdzenia kodominacyjnoœæ SAMPLi i z tego wzglêdu analizowane s¹ one jako markery dominuj¹ce. Wszystkie wymienione ograniczenia systemu markerów SAMPL s¹ jednak rekompensowane jego wysok¹ informatywnoœci¹. 5. Perspektywy wykorzystania markerów SAMPL Markery SAMPL nie s¹ obecnie tak wszechstronnie wykorzystywane jak inne klasy markerów molekularnych. Jednak ich zalety i potwierdzona w kilkunastu pracach przydatnoœæ pozwalaj¹ s¹dziæ, e wkrótce stan¹ siê znacznie bardziej popularne wœród genetyków i hodowców roœlin. Szczególnie atrakcyjna jest, jak siê wydaje, mo liwoœæ bardzo szybkiego tworzenia map genetycznych jednego z podstawowych narzêdzi wykorzystywanych zarówno w badaniach podstawowych do identyfikacji genów i obszarów QTL, jak i nowoczesnej hodowli do selekcji bazuj¹cej na markerach molekularnych (MAS, ang. Marker Assisted Selection). Coraz wiêcej przes³anek wskazuje równie, e markery SAMPL bêd¹ w najbli szej przysz³oœci znacznie czêœciej stosowane przy dobrze komponentów rodzicielskich do krzy owañ, czy do ustalania to samoœci genetycznej i tym samym stan¹ siê pomocne w identyfikacji odmian, szczególnie wa nej w ochronie praw autorskich. Literatura 1. Rakoczy-Trojanowska M., Bolibok H., (2004), Cell. Mol. Biol. Lett., 9(2), 221-238. 2. Morgante M., Hanafey M., Powell W., (2002), Nature Genetics, 30, 194-200. 3. Jeffreys A. J., Wilson V., Thein S. L., (1985), Nature, 314, 67-73. 86 PRACE PRZEGL DOWE

Charakterystyka markerów SAMPL i ich wykorzystanie w badaniach genomów roœlinnych 4. Ziêtkiewicz E., Rafalski A., Labuda D., (1994), Genomics, 20, 176-183. 5. Kalendar R., Grob T., Regina M., Souoniemi A., Schulman A., (1999), Theor. Appl. Genet., 98, 704-711. 6. Morgante M., Vogel J., (1994), U.S. Patent Application, No. 08/326456. 7. Paglia G., Morgante M., (1998), Molecular Breeding, 4, 173-177. 8. Tosti N., Negri V., (2002), Genome, 45, 268-275. 9. Roy J. K., Balyan H. S., Prasad M., Gupta P. K., (2002), Theor. Appy. Genet., 465-472. 10. Bolibok H., Rakoczy-Trojanowska M., Hromada A., Pietrzykowski R., (2005), Euphitica, 146, 109-116. 11. Tseng Y.-T., Lo H.-F., Hwang S.-Y., (2002), Bot. Bull. Acad. Sin., 43, 99-105. 12. Singh A., Chaudhury A., Srivastava P. S., Lakshmikumaran M., (2002), Plant Science, 162, 17-25. 13. Witsenboer H., Vogel J., Michelmore R. W., (1997), Genome, 40, 923-936. 14. Vivek B. S., Simon P., (1999), Theor. Appl. Genet., 99, 58-64. 15. de Simone M., Morgante M., Lucchin M., Parrini P., Marocco A., (1997), Molecular Breeding, 3, 415-425. 16. Porceddu A., Albertini E., Barcaccia G., Falistcco E., Falcinelli M., (2002), Theor. Appl. Genet., 104, 273-280. 17. Tosti N., Negri V., (2005), Theor. Appl. Genet., 110, 1275-1283. 18. Hwang S. Y., Tseng Y. T., Lo H. F., (2002), Sci. Hort., 93, 215-224. 19. Heslop-Harrison J. S., (2000), Plant Cell, 12, 617-636. 20. Paglia G. P., Olivieri A. M., Morgante M., (1998), Mol. Gen. Genet., 258, 466-478. 21. Barcaccia G., Meneghetti S., Albertini E., Triest L., Lucchin M., (2003), Heredity, 90, 169-180. BIOTECHNOLOGIA 3 (74) 79-87 2006 87