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Selection criteria for SNP loci to maximize robustness of high-resolution melting analysis for plant breeding.

発表形態：: 原著論文
主要業績：: 主要業績
単著・共著：: 共著
発表年月：: 2018年09月

DOI：
会議属性：: 指定なし
査読：: 有り
リンク情報：

日本語フィールド

著者：

山形悦透、吉村淳、穴井豊昭、渡邊啓史読み: ヤマガタヨシユキ、ヨシムラアキラ、アナイトヨアキ、ワタナベサトシ

題名：

Selection criteria for SNP loci to maximize robustness of high-resolution melting analysis for plant breeding.

発表情報：

Breed. Sci. 巻: 68 ページ: 488–498

キーワード：

概要：

抄録：

DNAマーカーは遺伝子の同定や新規の遺伝研究および育種素材の開発に有用である。高分解能融解曲線（HRM）解析はゲル電気泳動などの追加の実験を必要とせずに、PCR断片に含まれる1塩基多型を融解温度（Tm値）の差分として検出することが可能である。 SNPを含むホモ接合型の対立遺伝子を識別できる信頼性の高いHRMマーカーを開発するための手法として、2本鎖DNAの熱力学に基づく新規の評価指標を検討し、PCR断片のTm値の差分を最大化する指標を見出した。すなわち、ギブス自由エネルギーの変化によって生じる差分が実際のTm値の差分と関連を示すことを見出した。また、プライマーの塩基配列に対し塩基置換の導入によるSNPの最近接塩基の最適化と、PCR断片のサイズの減少の両方によって、実際のTm値の差分は増大した。最近接塩基対の置換を伴うHRMマーカー（NNNs-HRM)によって作製したDNAマーカーは連鎖解析によってダイズの染色体の正しい位置に位置づけられることを確認した。私たちは大規模なNNNs-HRMマーカーの設計が自動的に可能なPerlによるパイプラインを開発した。これは誰でも利用可能であり、他の作物における実際の育種プログラムに役立つものと期待される。

英語フィールド

Author：

Yamagata, Y., A. Yoshimura, T. Anai, and S. Watanabe

Title：

Selection criteria for SNP loci to maximize robustness of high-resolution melting analysis for plant breeding.

Announcement information:

Breed. Sci. Vol: 68 Page: 488–498

An abstract：

DNA markers are useful for identifying genes and developing new genetic materials for breeding and genetic research. High-resolution melting (HRM) analysis can detect a single nucleotide polymorphism (SNP) in two polymerase chain reaction (PCR) fragments as a melting temperature (Tm) difference without additional experimental steps, such as gel electrophoresis. To design a method for developing reliable HRM markers that discriminate between homozygous alleles containing SNPs, we tested new evaluation indexes related to the thermodynamics of double-stranded DNA to find one that maximizes the difference in Tm values between PCR fragments. We found that differences in the change in Gibbs free energy (ΔG°) correlated with actual differences in Tm values. Optimization of the nearest neighboring nucleotide (NNN) of a SNP by nucleotide substitution in the primer and reducing the size of the PCR fragment both enlarged the actual differences in Tm. The genetic DNA markers we developed by NNN substitution, termed NNNs-HRM markers, could be precisely mapped within soybean chromosomes by linkage analysis. We developed a Perl script pipeline to enable the automatic design of a massive number of NNNs-HRM markers; these scripts are freely available and would be useful for practical breeding programs for other plant species.