Простые тандемные повторы для популяционных исследований сосен

Простые тандемные повторы (SSR, или микросателлиты) — это высоковариабельные участки генома, где короткая мотивная последовательность нуклеотидов (например, ATAT) повторяется многократно.

Высокая скорость молекулярной эволюции SSR приводит к различиям в числе повторов у разных особей, что позволяет использовать их как маркеры для выявления эволюционных взаимосвязей. Они особенно полезны для тонкого анализа генетической структуры внутри популяций и между ними.

Учёные из Hendrix College определили местоположение набора SSR-регионов, первоначально обнаруженных в хлоропластном геноме двух видов сосен. Они сравнили эти регионы у более чем 100 видов сосен, протестировав свыше 900 особей. Результаты опубликованы в майском номере журнала Applications in Plant Sciences.

«Мы сравнили опубликованные пары праймеров с новыми опубликованными пластидными геномами многих видов, чтобы выбрать высоковариабельные уникальные фрагменты», — говорит доктор Энн Виллиард. — «Кроме того, используя метод мультиплексной ПЦР, не требующий флуоресцентной метки праймеров для каждого локуса, этот подход значительно экономичнее традиционных методов».

Все использованные локусы были из пластидного генома. «С ядерными маркерами у сосен исторически было сложно работать, — поясняет Виллиард. — Хотя ядерный геном важен для полного понимания эволюционных взаимосвязей, получить ядерные данные для большого числа особей очень трудно, и их анализ осложняется проблемами паралогии и общих предковых полиморфизмов, особенно у таких долгоживущих перекрёстноопыляемых деревьев, как сосны».

Виллиард и её студенты-коллеги проверили полезность этих SSR на группе сосны жёлтой (Ponderosa pine). Они обнаружили шесть маркеров, особенно полезных для понимания генетической структуры внутри этой группы. Показав, какие праймеры находятся в консервативных участках генома, они предположили, что многие из этих локусов, вероятно, будут полезны и для других групп.

«Комплекс видов сосны жёлтой использовался как тестовый случай, но представленные нами ресурсы позволят легко адаптировать методику к любой группе видов сосен», — объясняет Виллиард.

Выявленные SSR-регионы — отправная точка для будущих исследований. «Мы особенно рады возможности использовать эти маркеры для разграничения видовых комплексов, — говорит Виллиард. — Поскольку секвенирование нового поколения всё ещё слишком дорого для популяционных исследований, определение длины фрагментов SSR даёт быстрый и недорогой способ выявить закономерности, которые стоит затем проверить с помощью секвенирования нового поколения на одном образце от каждой интересующей популяции».