EST-SSR markers derived from an elite barley cultivar (Hordeum vulgare L. `Morex'): polymorphism and genetic marker potential

摘要

Microsatellites or simple sequence repeats have become the markers of choice for marker-assisted selection because of their low template DNA requirement, high reproducibility, and high level of polymorphism. This study investigated a new set of barley (Hordeum vulgare L.) EST-derived SSR markers designed to target gene sequences expressed during grain development, as they are more likely to be important in determining grain quality. The EST sequences (HVSMEh and HVSMEi) were derived from cDNA libraries of the elite six-rowed cultivar Morex, made from spikes harvested at 5 to 45 days after pollination. Approximately half of the 110 SSR markers derived from the ESTs were polymorphic in a panel of 8 diverse barley genotypes, with PIC values between 0.19 and 0.79. Twenty of the new markers were mapped to chromosomal locations using 2 doubled haploid populations. To demonstrate marker potential, quantitative trait locus (QTL) analyses were carried out with phenotypic data on wort β-glucan content and β-glucanase activity, two traits with a long history of genetic studies. Most of the EST-SSR markers mapped to within 10 cM of the cellulose synthase (HvCesA) and cellulose synthase-like (HvCslF) genes, which provides highly informative functional markers for tracking these genes in breeding programs. It was also observed that on any given chromosome, the QTL for β-glucan content and β-glucanase activity were rarely coincident but tended to occur in adjacent intervals along chromosomal regions, which agreed with their independent genetic basis; the adjacent localization may be important for coordination of cell wall degradation during germination and malting.Les microsatellites ou séquences simples répétées sont devenus les marqueurs de choix en sélection assistée en raison de la faible quantité requise d'ADN, de leur reproductibilité et de leur polymorphisme élevé. Cette étude a porté sur une nouvelle collection de microsatellites dérivés d'étiquettes de séquences exprimées chez l'orge (Hordeum vulgare L.), lesquels sont conçus pour cibler des gènes exprimés au cours du développement du grain, car de tels marqueurs sont davantage susceptibles de déterminer la qualité des grains. Les séquences d'EST (HVSMEh et HVSMEi) sont dérivées de banques d'ADNc produites à partir d'épis récoltés 5 à 45 jours après fécondation chez le cultivar élite à six rangs Morex. Environ la moitié des 110 microsatellites dérivés d'EST étaient polymorphes parmi un jeu de huit génotypes variés d'orge et affichaient des indices PIC variant entre 0,19 et 0,79. Vingt des nouveaux marqueurs ont été positionnés sur la carte génétique à l'aide de deux populations d'haploïdes doublés. Pour démontrer leur utilité en tant que marqueurs, des analyses de cartographie de caractères quantitatifs (QTL) ont été réalisées à l'aide de données phénotypiques sur le contenu en β-glucanes et l'activité β-glucanase du wort, deux caractères ayant fait l'objet de nombreuses analyses génétiques. La majorité des marqueurs EST-SSR étaient localisés à moins de 10 cM de gènes codant pour la cellulose synthétase (HvCesA) ou similaires à la cellulose synthétase (HvCslF), ce qui fournit des marqueurs fonctionnels très utiles pour le suivi de ces gènes dans des programmes de sélection. Il a également été observé que, quel que soit le chromosome, les QTL pour le contenu en β-glucanes et l'activité β-glucanase coïncidaient rarement et avaient plutôt tendance à se trouver dans des intervalles chromosomiques adjacents, ce qui est conforme à leur assise génétique différente. Leur localisation adjacente est peut-être importante pour assurer la coordination de la dégradation de la paroi cellulaire lors de la germination ou du maltage.