Introduction
Cassava, Manihot esculenta Crantz, is an important
starchy staple of the lowland tropics and a mainstay of
some of the most hard-pressed populations of the world,
food security-wise. The crop accounts for over 60% of
the daily calorie intake of some 500 million people in the
sub-Saharan region of Africa (FAO 1997) and is irreplaceable
in this part of the world as a food-security
crop. It is therefore ironical the paucity of genetic studies
aimed at improving the efficiency of cassava cultivation.
The number of years required for the evaluation of
Communicated by M.A. Saghai Maroof
R.E.C. Mba (✉)
Biotechnology Research Unit,
International Center for Tropical Agriculture (CIAT),
AA6713 Cali,
Colombia and National Root Crops Research Institute,
Umudike, Abia State, Nigeria
e-mail: C.Mba@cgiar.org
P. Stephenson · M. Gale
John Innes Center for Plant Sciences, Norwich Research Park,
Coloney, Norwich NR4 7UJ, UK
K. Edwards
IARC-Long Ashton Research Station,
Department of Agricultural Sciences, University of Bristol,
Long Ashton, Bristol BS18 9AF, UK
S. Melzer · K. Apel
Institute for Plant Sciences, Swiss Institute of Technology,
Zurich, Switzerland
J. Nkumbira · U. Gullberg
Department of Plant Biolology,
Swedish Agricultural University (SLU), Uppsala, Sweden
J. Tohme · M. Fregene
Biotechnology, Research Unit,
International Center for Tropical Agriculture, Cali, Colombia
Theor Appl Genet (2001) 102:21–31 © Springer-Verlag 2001
ORIGINAL ARTICLE
R.E.C. Mba · P. Stephenson · K. Edwards · S. Melzer
J. Nkumbira · U. Gullberg · K. Apel · M. Gale
J. Tohme · M. Fregene
Simple sequence repeat (SSR) markers survey of the cassava
(Manihot esculenta Crantz) genome: towards an SSR-based molecular
genetic map of cassava
Received: 15 November 1999 / Accepted: 14 April 2000
promising clones, approximately 10 years, is a bottleneck
to increased productivity; a quicker means of identifying
clones with top-of-the-line performance is clearly
required.
A molecular genetic map of cassava was constructed
on the basis of the segregation of predominantly restriction
fragment length polymorphism (RFLP) markers in a
F1 intra-specific cross (Fregene et. al. 1997), as a first
step towards marker-assisted genetic analysis of traits of
agronomic importance. To date, the genetics of resistance
of two devastating cassava diseases, both major
production constraints, the cassava bacterial blight
(CBB) and the African cassava mosaic disease (ACMD),
have been studied using the mapping population, and a
backcross derivative (CIAT, unpublished data). Other
traits studied include the inheritance of early bulking and
root quality (Fregene et al. 2000). These studies have
been exclusively carried out at research centers that can
afford the technology required for RFLP markers, thereby
limiting the use of marker technology to these centers,
which account for a small percentage of the manpower
working on breeding of the crop. In an attempt to
make marker technology widely available in cassava, an
effort was embarked upon to place on the cassava map
simple-sequence repeat (SSR) markers, markers that are
polymerase chain reaction (PCR)-based and highly polymorphic
and best meet the criteria required for the transfer
of marker technology to research facilities in developing
countries.
SSR markers are found in all eukaryotic genomes.
They are short tandem repeat motifs usually consisting of
1–6 bp of nucleotides. They were first referred to as microsatellites
by Litt and Lutty (1989) and later as simple
sequence repeats (SSRs) by Jacob et al. (1991). Conserved
regions flanking the repeats are suitable for designing
PCR primer pairs to be used for amplifying the
intervening repeat loci. These loci are highly variable on
account of the number of repeat units found for each locus
in any given population (Morgante and Oliveri 1993).
The high levels of heterozygosity and the codominant,
and PCR-based nature of these repeat loci have made
SSRs the molecular markers of choice for genetic mapping
and diversity studies (Wang et al. 1994; Gupta et al.
1996). Many workers have described the use of SSR
markers in genetic mapping, usually integrating them onto
existing RFLP framework maps (Roder et al. 1998; Liu
et al. 1996; Taramino and Tingey 1996; Senior and Heun
1993; Wu and Tanksley 1993; Schmidt and Heslop-
Harrison 1996; Bell and Ecker 1994). The discovery, inheritance
and variability of fourteen GA repeats have
been described for cassava (Chavariaga-Aguirre et. al.
1998). A sub-set of 4 of those SSR markers were used to
evaluate the genetic diversity of the core collection, about
600 accessions, of the cassava world germplasm bank at
the International Center for Tropical Agriculture (CIAT,
the Spanish acronym) (Chavariaga-Aguirre et al. 1999).
Results showed high levels of heterozygosity (up to 0.88)
of the markers, revealed putative duplicates and indicated
the unequal representation of cassava diversity, by country,
in the core collection. We describe in this paper the
isolation and characterization of 172 SSR markers in cassava
for saturating the existing genetic map of cassava
and the mapping of 36 of them onto the existing genetic
map of cassava.
Introduction
Cassava, Manihot esculenta Crantz, is an important
starchy staple of the lowland tropics and a mainstay of
some of the most hard-pressed populations of the world,
food security-wise. The crop accounts for over 60% of
the daily calorie intake of some 500 million people in the
sub-Saharan region of Africa (FAO 1997) and is irreplaceable
in this part of the world as a food-security
crop. It is therefore ironical the paucity of genetic studies
aimed at improving the efficiency of cassava cultivation.
The number of years required for the evaluation of
Communicated by M.A. Saghai Maroof
R.E.C. Mba (✉)
Biotechnology Research Unit,
International Center for Tropical Agriculture (CIAT),
AA6713 Cali,
Colombia and National Root Crops Research Institute,
Umudike, Abia State, Nigeria
e-mail: C.Mba@cgiar.org
P. Stephenson · M. Gale
John Innes Center for Plant Sciences, Norwich Research Park,
Coloney, Norwich NR4 7UJ, UK
K. Edwards
IARC-Long Ashton Research Station,
Department of Agricultural Sciences, University of Bristol,
Long Ashton, Bristol BS18 9AF, UK
S. Melzer · K. Apel
Institute for Plant Sciences, Swiss Institute of Technology,
Zurich, Switzerland
J. Nkumbira · U. Gullberg
Department of Plant Biolology,
Swedish Agricultural University (SLU), Uppsala, Sweden
J. Tohme · M. Fregene
Biotechnology, Research Unit,
International Center for Tropical Agriculture, Cali, Colombia
Theor Appl Genet (2001) 102:21–31 © Springer-Verlag 2001
ORIGINAL ARTICLE
R.E.C. Mba · P. Stephenson · K. Edwards · S. Melzer
J. Nkumbira · U. Gullberg · K. Apel · M. Gale
J. Tohme · M. Fregene
Simple sequence repeat (SSR) markers survey of the cassava
(Manihot esculenta Crantz) genome: towards an SSR-based molecular
genetic map of cassava
Received: 15 November 1999 / Accepted: 14 April 2000
promising clones, approximately 10 years, is a bottleneck
to increased productivity; a quicker means of identifying
clones with top-of-the-line performance is clearly
required.
A molecular genetic map of cassava was constructed
on the basis of the segregation of predominantly restriction
fragment length polymorphism (RFLP) markers in a
F1 intra-specific cross (Fregene et. al. 1997), as a first
step towards marker-assisted genetic analysis of traits of
agronomic importance. To date, the genetics of resistance
of two devastating cassava diseases, both major
production constraints, the cassava bacterial blight
(CBB) and the African cassava mosaic disease (ACMD),
have been studied using the mapping population, and a
backcross derivative (CIAT, unpublished data). Other
traits studied include the inheritance of early bulking and
root quality (Fregene et al. 2000). These studies have
been exclusively carried out at research centers that can
afford the technology required for RFLP markers, thereby
limiting the use of marker technology to these centers,
which account for a small percentage of the manpower
working on breeding of the crop. In an attempt to
make marker technology widely available in cassava, an
effort was embarked upon to place on the cassava map
simple-sequence repeat (SSR) markers, markers that are
polymerase chain reaction (PCR)-based and highly polymorphic
and best meet the criteria required for the transfer
of marker technology to research facilities in developing
countries.
SSR markers are found in all eukaryotic genomes.
They are short tandem repeat motifs usually consisting of
1–6 bp of nucleotides. They were first referred to as microsatellites
by Litt and Lutty (1989) and later as simple
sequence repeats (SSRs) by Jacob et al. (1991). Conserved
regions flanking the repeats are suitable for designing
PCR primer pairs to be used for amplifying the
intervening repeat loci. These loci are highly variable on
account of the number of repeat units found for each locus
in any given population (Morgante and Oliveri 1993).
The high levels of heterozygosity and the codominant,
and PCR-based nature of these repeat loci have made
SSRs the molecular markers of choice for genetic mapping
and diversity studies (Wang et al. 1994; Gupta et al.
1996). Many workers have described the use of SSR
markers in genetic mapping, usually integrating them onto
existing RFLP framework maps (Roder et al. 1998; Liu
et al. 1996; Taramino and Tingey 1996; Senior and Heun
1993; Wu and Tanksley 1993; Schmidt and Heslop-
Harrison 1996; Bell and Ecker 1994). The discovery, inheritance
and variability of fourteen GA repeats have
been described for cassava (Chavariaga-Aguirre et. al.
1998). A sub-set of 4 of those SSR markers were used to
evaluate the genetic diversity of the core collection, about
600 accessions, of the cassava world germplasm bank at
the International Center for Tropical Agriculture (CIAT,
the Spanish acronym) (Chavariaga-Aguirre et al. 1999).
Results showed high levels of heterozygosity (up to 0.88)
of the markers, revealed putative duplicates and indicated
the unequal representation of cassava diversity, by country,
in the core collection. We describe in this paper the
isolation and characterization of 172 SSR markers in cassava
for saturating the existing genetic map of cassava
and the mapping of 36 of them onto the existing genetic
map of cassava.
การแปล กรุณารอสักครู่..
บทนำ
มันสำปะหลัง มันสำปะหลังเพิ่มเป็นสำคัญ
แป้งหลักของที่ลุ่มเขตร้อนและแกนนำของ
บางส่วนของประชากรส่วนใหญ่อัดหนักของโลก
ความมั่นคงอาหารอย่างฉลาด ตัดบัญชีกว่า 60% ของแคลอรี่รายวัน
บาง 500 ล้านคนในภูมิภาคแอฟริกาซับซาฮา ( เฝ้า 1997 ) และไม่สามารถถูกแทนที่
ในส่วนหนึ่งของโลกนี้เป็นอาหารปลอดภัย
พืช มันจึงเป็นเชิงเยาะเย้ยมีความขัดสนของการศึกษาทางพันธุกรรม
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการปลูกมันสำปะหลัง .
จำนวนปีที่จำเป็นสำหรับการประเมินติดต่อกัน ด้วย maroof
. saghai r.e.c. MBA ( ✉ )
หน่วยวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ ศูนย์เกษตรเขตร้อนนานาชาติ ( เกี๊ยต )
aa6713 Cali , โคลัมเบียและแห่งชาติ รากพืช สถาบันวิจัย
umudike Abia รัฐไนจีเรีย
E-mail : c.mba @ cgiar . org
P
จอห์นสตีเฟนสันด้วยม. เกลอันเป็นศูนย์วิจัยพืชศาสตร์นอริชนอริช nr4 coloney Park ,
,
. .
7uj อังกฤษเอ็ดเวิร์ด Long Ashton ร่วมกับสถานีวิจัย
ภาควิชาวิทยาศาสตร์การเกษตร มหาวิทยาลัย Bristol
ยาวแอชตันบริสตอล bs18 9af สถาบัน วิทยาศาสตร์พืช UK
S . K . สายแรกด้วย
สถาบันเทคโนโลยีสวิส , ซูริก , สวิตเซอร์แลนด์
Jnkumbira ด้วย U . gullberg
ภาควิชา biolology พืช
การเกษตรมหาวิทยาลัยสวีเดน ( slu ) , Uppsala , สวีเดน
เจ ร์ โทเมด้วยม. fregene
หน่วยวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ ศูนย์เกษตรเขตร้อนนานาชาติกาลี , โคลอมเบีย ,
theor App พันธุศาสตร์ ( 2001 ) 102:21 Springer Verlag 2001 – 31 สงวนลิขสิทธิ์บทความต้นฉบับ
r.e.c. MBA ด้วยหน้าสตีเฟนสันด้วย K . เอ็ดเวิร์ดด้วยเอสเมลเซอร์
J nkumbira ด้วย U . gullberg ด้วยสายด้วยเกล
J . K . Mเมตร fregene
ง่ายๆ ร์ โทเมด้วยลำดับซ้ำ ( SSR ) เครื่องหมายการสำรวจมันสำปะหลัง
( มันสำปะหลังเพิ่มจีโนม : ต่อจากแผนที่พันธุกรรมโมเลกุล SSR
มันสำปะหลังได้รับ : 15 พฤศจิกายน 2542 / ยอมรับ : 14 เมษายน 2000
โคลนสัญญาประมาณ 10 ปี เป็นคอขวด
เพื่อเพิ่มผลผลิต ให้เร็วขึ้น วิธีการระบุ
โคลนกับด้านบนของบรรทัดประสิทธิภาพชัดเจน
ต้องแผนที่ทางพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลของมันถูกสร้างขึ้น
บนพื้นฐานของการแยกจากกันของเด่นจำกัด
fragment length polymorphism ( RFLP ) เครื่องหมายใน
F1 ภายในเฉพาะข้าม ( fregene et al . 1997 ) เป็นครั้งแรก
ขั้นตอนต่อเครื่องหมายช่วยการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมของลักษณะทางการเกษตรที่สำคัญของ
. วันที่ , พันธุกรรมความต้านทานโรคมันสำปะหลัง
2 แรง ทั้งสาขา
ข้อจำกัดการผลิต มันสำปะหลัง แบคทีเรียไหม้
( cbb ) ในแอฟริกา และมันสำปะหลังโมเสกโรค ( ACMD )
ได้รับการศึกษาโดยใช้แผนที่ประชากร และอนุพันธ์ ( เกี๊ยตพิมพ์ ,
( ข้อมูล ) อื่น ๆรวมถึงคุณลักษณะศึกษา
มรดกของต้นและราก ( bulking
คุณภาพ fregene et al . 2000 ) การศึกษาเหล่านี้ได้
ถูกเฉพาะดำเนินการที่ศูนย์วิจัยที่สามารถ
ซื้อเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับ RFLP markers , จึง จำกัด การใช้เทคโนโลยีเครื่องหมาย
ซึ่งศูนย์เหล่านี้บัญชีสำหรับร้อยละขนาดเล็กของกำลังคน
ทำงานในการปรับปรุงพันธุ์ของพืช ในความพยายามเพื่อให้เครื่องหมาย
เทคโนโลยีอย่างกว้างขวางในมันสำปะหลัง ,
ความพยายามเริ่มต้นเมื่อวางบนแผนที่ลำดับซ้ำง่ายๆ มันสำปะหลัง
( SSR ) เครื่องหมาย , เครื่องหมายที่
ปฏิกิริยาลูกโซ่ ( PCR ) ซึ่งมีจำนวน
ที่ดีที่สุดและตรงกับเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนเทคโนโลยีเครื่องหมาย
สถาบันวิจัยในการพัฒนาประเทศ
.
SSR markers จะพบในจีโนมเข้ามาทั้งหมด พวกเขาจะสั้นตีคู่ซ้ำ
ลวดลายมักจะประกอบด้วย
1 – 6 มีขนาด . พวกเขาครั้งแรกที่เรียกว่าไมโครแซเทลไลต์
และจากขยะ lutty ( 1989 ) และต่อมาเป็นลำดับง่ายๆ
ซ้ำ ( ssrs ) โดย Jacob et al . ( 1991 ) ป่าสงวน
ภูมิภาคจซ้ำเหมาะสำหรับการออกแบบ
PCR ไพรเมอร์คู่เพื่อใช้เป็น amplifying
แทรกแซงของย้ำ เทคนิคเหล่านี้มีตัวแปรบน
บัญชีจำนวนหน่วยซ้ำที่พบในแต่ละความเชื่อใดก็ตาม ( morgante
ในประชากร และ โอลิเวรี่
1993 )สูงระดับเฉพาะที่และ codominant
และ PCR , ตามธรรมชาติ loci ย้ำเหล่านี้ได้
ssrs เครื่องหมายโมเลกุลพันธุกรรมของทางเลือกสำหรับการทำแผนที่
และความหลากหลายของการศึกษา ( Wang et al . 1994 ; Gupta et al .
1996 ) คนงานหลายคนที่อธิบายการใช้ SSR
เครื่องหมายในแผนที่พันธุกรรม , มักจะรวมกับที่มีอยู่ :
กรอบแผนที่ ( roder et al . 1998 ; หลิว
et al . 1996 ;และ taramino tingey 1996 ; อาวุโสและฮุน
1993 ; วูและ Tanksley 1993 ; และชมิดท์ เฮสเลิป -
แฮร์ริสัน 1996 ; เบลล์และเอ็กเคอร์ 1994 ) การค้นพบมรดก
และการเปลี่ยนแปลงของสิบสี่ กา ซ้ำมี
ถูกอธิบายไว้สำหรับมันสำปะหลัง ( chavariaga อคิวเร่ et al .
1998 ) เป็นซับเซตของ SSR markers จำนวน 4 คน
ศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของแกนคอลเลกชันประมาณ 600 ตัวอย่าง
,ของธนาคารที่พันธุกรรมมันสำปะหลังโลก
ศูนย์เกษตรเขตร้อนนานาชาติ ( เกี๊ยต
, ตัวย่อภาษาสเปน ) ( chavariaga อคิวเร่ et al . 1999 ) .
พบระดับสูงของเฉพาะที่ ( ถึง 0.88 )
ของเครื่องหมาย , การแสดงออกและเปิดเผยกันพบ
เป็นตัวแทนที่ไม่เท่ากันของความหลากหลาย มันสำปะหลัง โดยประเทศ
ในแกนคอลเลกชัน เราอธิบายในบทความนี้
การแยกและศึกษาคุณสมบัติของ SSR markers 172 ในมันสำปะหลัง
สำหรับ saturating ที่มีอยู่แผนที่พันธุกรรมมันสำปะหลัง
และการทำแผนที่ของ 36 ของพวกเขาไปยังที่มีอยู่
แผนที่พันธุกรรมมันสำปะหลัง
การแปล กรุณารอสักครู่..