Біоінформативний аналіз нуклеотидних послідовностей алелів генів короткостебловості пшениці Rht-B1 та Rht-D1
Вантажиться...
Дата
2016
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Проведений біоінформативний аналіз нуклеотидних послідовностей алелів
генів короткостебловості пшениці Rht-B1 та Rht-D1. Встановлено, що
множинні алелі гомеологічних генів Rht-B1 та Rht-D1 пов’язані з точковими
мутаціями, інсерціями, делеціями та ампліфікацію фрагментів в регіоні, який
кодує DELLA-домен однойменних білків.
Введение. Гены короткостебельности Rht-B1 и Rht-D1 широко используются в селекционных программах в мире с 1960-х годов и имеют значительные прямые и плейотропные эффекты на рост и развитие растений пшеницы. Целью нашей работы было проанализировать различия между нуклеотидными последовательностями аллелей Rht-B1 и Rht-D1. В качестве референсной была выбрана последовательность аллеля Rht-B1а из базы данных GenBank (NCBI). Поиск и сравнение последовательностей аллелей Rht-B1 и Rht-D1 проводили с использованием программ BLASTn и MAFFT. Результаты. В GenBank в настоящее время представлены секвенированные последовательности 8 аллелей гена Rht-B1: a, b, c, e, h, i, j, p последовательности g, f, d аллелей до сих пор остаются неизвестными, а также 9 аллелей гена Rht-D1: a, b, c, d, e, f, g, h, i. Более подробно описаны в литературе аллели a, b, c, e, p (Rht-B1) и a, b, c, d, e (Rht-D1) [7, 18]. Аллели Rht-B1 (h, i, j) и Rht-D1 (е, f, g, h, i) выделены методом экотиллинг (Li and Zhang, 2013). Аллель Rht-B1h имеет несколько одиночных нуклеотидных замен в кодонах: 15 (G на С), 25 (G на А), 241 (А на G) и 294 (А на С), а Rht-B1i характеризуется транзицией А в G в кодоне 205 по сравнению с аллелем дикого типа Rht-B1а. Для аллеля Rht-B1j обнаружены две замены в кодонах 304 (Т на С) и 305 (С на А). Rht-D1f имеет транзицию в кодоне 26 (Т на С). Аллель Rht-D1g отличается от аллеля дикого типа делецией последовательности TCGAGATGCA, расположенной от 441 до 444 кодона. Анализ нуклеотидной последовательности Rht-D1h показал наличие замены T на G в кодоне 391. Аллель Rht-D1i имеет транзицию G в А в кодоне 196.С помощью MAFFT было показано, что последовательность Rht-В1а (1866 п.н.) короче, чем Rht-D1 (2253 п.н.), также эти последовательности отличаются на- личием 39 трансверсий и 18 транзиций. Заключение. Множественные аллели гомеологичных генов Rht-B1 и Rht-D1 связаны с точечными мутациями, инсерциями, делециями и амплификацией фрагментов в регионе, который кодирует DELLA-домен одноименных белков. Идентификация фенотипического проявления этих аллелей будет актуальным для привлечения альтернативных источников короткостебельности в селекционные программы в будущем.
Introduction. Dwarfing Rht-B1 and Rht-D1 genes have been used in world breeding programs since 1960s and have significant direct and pleiotropic effects on wheat plants growth and development. The aim of our work was to analyze the differences between the nucleotide sequences of alleles of Rht-B1 and Rht-D1. As a reference sequence allele Rht-B1a from database GenBank (NCBI) was selected. Comparison of sequences of alleles Rht-B1 and Rht-D1 was carried out using BLASTn and MAFFT tools. Results. In the GenBank currently represented are sequences of 8 alleles Rht-B1: a, b, c, e, h, i, j, р sequences of g, f, d alleles remained unknown, and 9 alleles of Rht-D1 gene: a, b, c, d, e, f, g, h, i. Alleles a, b, c, e, p (Rht-B1) and a, b, c, d, e (Rht-D1) [7, 18] have been described in literature in more detail and. Alleles Rht-B1 (h, i, j) and Rht-D1 (е, f, g, h, i) were defined by EcoTILLING (Li and Zhang, 2013). Allele Rht-B1h has multiple single nucleotide substitutions in codons: 15 (G to C), 25 (G to A), 241 (A to G) and 294 (A to C), a Rht-B1i has transition A to G in codon 205 in comparison with wild type allele Rht-B1a. For allele Rht-B1j two replacements in codons 304 (T to C) and 305 (C to A) were detected. Rht-D1f has transition in codon 26 (T to C). Allele Rht-D1g differs from the wildtype allele by deletion of TCGAGATGCA sequence located from 441 to 444 codons. The analysis of Rht-D1h nucleotide sequence showed presence of T to G substitution in codon 391. Allele Rht-D1i has transition – G to A in codon 196. It was shown with MAFFT that Rht-B1a sequence (1866 bp) appeared to be shorter than Rht-D1a (2253 bp), with 39 transversions and 18 transitions. Conclusion. The multiple alleles of homeologous genes Rht-B1 and Rht-D1 are associated with point mutations, insertions, deletions and amplification of fragments in the region that encodes DELLA-domain of DELLA-proteins. Identification of phenotypic manifestations of these alleles will be actual for future involving of alternative dwarfing sources in wheat breeding.
Введение. Гены короткостебельности Rht-B1 и Rht-D1 широко используются в селекционных программах в мире с 1960-х годов и имеют значительные прямые и плейотропные эффекты на рост и развитие растений пшеницы. Целью нашей работы было проанализировать различия между нуклеотидными последовательностями аллелей Rht-B1 и Rht-D1. В качестве референсной была выбрана последовательность аллеля Rht-B1а из базы данных GenBank (NCBI). Поиск и сравнение последовательностей аллелей Rht-B1 и Rht-D1 проводили с использованием программ BLASTn и MAFFT. Результаты. В GenBank в настоящее время представлены секвенированные последовательности 8 аллелей гена Rht-B1: a, b, c, e, h, i, j, p последовательности g, f, d аллелей до сих пор остаются неизвестными, а также 9 аллелей гена Rht-D1: a, b, c, d, e, f, g, h, i. Более подробно описаны в литературе аллели a, b, c, e, p (Rht-B1) и a, b, c, d, e (Rht-D1) [7, 18]. Аллели Rht-B1 (h, i, j) и Rht-D1 (е, f, g, h, i) выделены методом экотиллинг (Li and Zhang, 2013). Аллель Rht-B1h имеет несколько одиночных нуклеотидных замен в кодонах: 15 (G на С), 25 (G на А), 241 (А на G) и 294 (А на С), а Rht-B1i характеризуется транзицией А в G в кодоне 205 по сравнению с аллелем дикого типа Rht-B1а. Для аллеля Rht-B1j обнаружены две замены в кодонах 304 (Т на С) и 305 (С на А). Rht-D1f имеет транзицию в кодоне 26 (Т на С). Аллель Rht-D1g отличается от аллеля дикого типа делецией последовательности TCGAGATGCA, расположенной от 441 до 444 кодона. Анализ нуклеотидной последовательности Rht-D1h показал наличие замены T на G в кодоне 391. Аллель Rht-D1i имеет транзицию G в А в кодоне 196.С помощью MAFFT было показано, что последовательность Rht-В1а (1866 п.н.) короче, чем Rht-D1 (2253 п.н.), также эти последовательности отличаются на- личием 39 трансверсий и 18 транзиций. Заключение. Множественные аллели гомеологичных генов Rht-B1 и Rht-D1 связаны с точечными мутациями, инсерциями, делециями и амплификацией фрагментов в регионе, который кодирует DELLA-домен одноименных белков. Идентификация фенотипического проявления этих аллелей будет актуальным для привлечения альтернативных источников короткостебельности в селекционные программы в будущем.
Introduction. Dwarfing Rht-B1 and Rht-D1 genes have been used in world breeding programs since 1960s and have significant direct and pleiotropic effects on wheat plants growth and development. The aim of our work was to analyze the differences between the nucleotide sequences of alleles of Rht-B1 and Rht-D1. As a reference sequence allele Rht-B1a from database GenBank (NCBI) was selected. Comparison of sequences of alleles Rht-B1 and Rht-D1 was carried out using BLASTn and MAFFT tools. Results. In the GenBank currently represented are sequences of 8 alleles Rht-B1: a, b, c, e, h, i, j, р sequences of g, f, d alleles remained unknown, and 9 alleles of Rht-D1 gene: a, b, c, d, e, f, g, h, i. Alleles a, b, c, e, p (Rht-B1) and a, b, c, d, e (Rht-D1) [7, 18] have been described in literature in more detail and. Alleles Rht-B1 (h, i, j) and Rht-D1 (е, f, g, h, i) were defined by EcoTILLING (Li and Zhang, 2013). Allele Rht-B1h has multiple single nucleotide substitutions in codons: 15 (G to C), 25 (G to A), 241 (A to G) and 294 (A to C), a Rht-B1i has transition A to G in codon 205 in comparison with wild type allele Rht-B1a. For allele Rht-B1j two replacements in codons 304 (T to C) and 305 (C to A) were detected. Rht-D1f has transition in codon 26 (T to C). Allele Rht-D1g differs from the wildtype allele by deletion of TCGAGATGCA sequence located from 441 to 444 codons. The analysis of Rht-D1h nucleotide sequence showed presence of T to G substitution in codon 391. Allele Rht-D1i has transition – G to A in codon 196. It was shown with MAFFT that Rht-B1a sequence (1866 bp) appeared to be shorter than Rht-D1a (2253 bp), with 39 transversions and 18 transitions. Conclusion. The multiple alleles of homeologous genes Rht-B1 and Rht-D1 are associated with point mutations, insertions, deletions and amplification of fragments in the region that encodes DELLA-domain of DELLA-proteins. Identification of phenotypic manifestations of these alleles will be actual for future involving of alternative dwarfing sources in wheat breeding.
Опис
Ключові слова
пшениця м’яка, гени короткостебловості, генотип, біоінформативний аналіз, пшеница мягкая, гены короткостебельности, биоинформатический анализ, bread wheat, dwarfing genes, genotype, bioinformatics analysis
Бібліографічний опис
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald