Вход
RU
+7 (495) 482-4118
+7 (495) 482-4329
+8 800 250-18-12
  • (бесплатный номер по вопросам подписки)
    пн-пт с 10 до 18
  • Издательство «Медиа Сфера»
    а/я 54, Москва, Россия, 127238
  • info@mediasphera.ru

  • © 1998-2025
+7 (495) 482-43-29
RU
Все журналы
Журнал
Год
Год
Результаты поиска: 0

Ерофеева Т.В.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Крылова А.С.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Тощаков С.В.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Биоинформатический подбор наиболее оптимальных комбинаций эндонуклеаз рестрикции для генотипирования важнейших сельскохозяйственных растений методом GBS

Авторы:

Ерофеева Т.В., Крылова А.С., Тощаков С.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4‑2): 157‑162

DOI: 10.17116/molgen202543042157

Прочитано: 99 раз

Купить за 300₽
Связаться с автором
Оглавление

BIOINFORMATIC SELECTION OF THE MOST OPTIMAL RESTRICTION ENDONUCLEASE COMBINATIONS FOR GENOTYPING MAJOR AGRICULTURAL CROPS USING THE GBS METHOD
BIOINFORMATIC SELECTION OF THE MOST OPTIMAL RESTRICTION ENDONUCLEASE COMBINATIONS FOR GENOTYPING MAJOR AGRICULTURAL CROPS USING THE GBS METHOD

Как цитировать:

Ерофеева Т.В., Крылова А.С., Тощаков С.В. Биоинформатический подбор наиболее оптимальных комбинаций эндонуклеаз рестрикции для генотипирования важнейших сельскохозяйственных растений методом GBS. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4‑2):157‑162.
Erofeeva TV, Krylova AS, Toshchakov SV. Bioinformatic selection of the most optimal restriction endonuclease combinations for genotyping major agricultural crops using the GBS method. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2025;43(4‑2):157‑162. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen202543042157

Подписка 2026 Молекулярная генетика, микробиология и вирусология (Molecular Genetics, Microbiology and Virology)
МСФ на ЯМ
Использование инфографики авторами научных работ
Резюме / Abstract:

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Анализ эндонуклеаз рестрикции для проведения полногеномной рестрикции in silico с помощью программы GBSX для дальнейшего использования в генотипировании секвенированием.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование было включено 7 геномов сельскохозяйственных культур, таких как рожь, ячмень, просо, овес, кукуруза, гречиха, соя. По литературным данным были подобраны 3 одиночные рестриктазы и 12 комбинаций эндонуклеаз, которые активно используются в мировой практике. Проведена полногеномная рестрикция in silico с помощью программы GBSX каждого исследуемого растения, отобраны и подсчитаны фрагменты нужной длины для дальнейшего высокопроизводительного секвенирования.

РЕЗУЛЬТАТЫ

По результатам исследования была показана возможность использования широкого спектра эндонуклеаз рестрикции для проведения генотипирования секвенированием изучаемых видов сельскохозяйственных растений, а также предложены варианты наиболее перспективных ферментов и их комбинаций, среди которых MseI, ApekI и комбинации: MseI-HaeIII и BfuCI-NspI.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все исследуемые эндонуклеазы рестрикции представлены на российском рынке и у всех, за исключением метил-чувствительной эндонуклеазы ApeKI, есть отечественные аналоги. Результаты работы могут быть использованы для решения задач геномной селекции с применением метода GBS (Genotyping by Sequencing, генотипирование секвенированием).

Ключевые слова / Keywords:

GBS
in silico рестрикция
эндонуклеазы рестрикции
сельскохозяйственные растения
генотипирование
селекция

Авторы / Authors:

Ерофеева Т.В.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Крылова А.С.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Тощаков С.В.

ФГБУ «Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"»

Дата поступления:

11.09.2025

Дата принятия в печать:

15.10.2025

Закрыть метаданные

Литература / References:

  1. Meuwissen TH, Hayes BJ, Goddard ME. Prediction of total genetic value using genome-wide dense marker maps. Genetics. 2001;157(4):1819-1829. https://doi.org/10.1093/genetics/157.4.1819
  2. Visscher PM, Wray NR, Zhang Q, Sklar P, McCarthy MI, Brown MA, et al. 10 Years of GWAS Discovery: Biology, Function, and Translation. The American Journal of Human Genetics. 2017;101(1):5-22.  https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2017.06.005
  3. Pasaniuc B, Price AL. Dissecting the genetics of complex traits using summary association statistics. Nature Reviews Genetics. 2017;18(2):117-127.  https://doi.org/10.1038/nrg.2016.142
  4. Brookes A. J. The essence of SNPs. Gene. 1999;234(2):177-186.  https://doi.org/10.1016/s0378-1119(99)00219-x
  5. Столповский Ю. А., Пискунов А. К., Свищева Г. Р. Геномная селекция. I. Последние тенденции и возможные пути развития. Генетика. 2020;56(9):1006-1017.
  6. Poland JA, Rife TW. Genotyping-by-Sequencing for Plant Breeding and Genetics. The Plant Genome. 2012;5.  https://doi.org/10.3835/plantgenome2012.05.0005
  7. Hamblin MT, Rabbi IY. The Effects of Restriction-Enzyme Choice on Properties of Genotyping-by-Sequencing Libraries: A Study in Cassava (Manihot esculenta). Crop Science. 2014;54(6):2603-2608. https://doi.org/10.2135/cropsci2014.02.0160
  8. de Ronne M, Légaré G, Belzile F, Boyle B, Torkamaneh D. 3D-GBS: a universal genotyping-by-sequencing approach for genomic selection and other high-throughput low-cost applications in species with small to medium-sized genomes. Plant Methods. 2023;19(1):13.  https://doi.org/10.1186/s13007-023-00990-7
  9. Rajendran NR, Qureshi N, Pourkheirandish M. Genotyping by Sequencing Advancements in Barley. Frontiers in Plant Science. 2022;13.  https://doi.org/10.3389/fpls.2022.931423
  10. Fu YB. Genetic diversity analysis of highly incomplete SNP genotype data with imputations: an empirical assessment. G3 (Bethesda). 2014;4(5):891-900.  https://doi.org/10.1534/g3.114.010942
  11. Rutkoski JE, Poland J, Jannink JL, Sorrells ME. Imputation of unordered markers and the impact on genomic selection accuracy. G3 (Bethesda). 2013;3(3):427-439.  https://doi.org/10.1534/g3.112.005363
  12. Crawford JE, Lazzaro BP. Assessing the accuracy and power of population genetic inference from low-pass next-generation sequencing data. Front Genet. 2012;3:66.  https://doi.org/10.3389/fgene.2012.00066
  13. Herten K, Hestand MS, Vermeesch JR, Van Houdt JK. GBSX: a toolkit for experimental design and demultiplexing genotyping by sequencing experiments. BMC Bioinformatics. 2015;16(1):73.  https://doi.org/10.1186/s12859-015-0514-3
  14. Stajich JE, Block D, Boulez K, Brenner SE, Chervitz SA, Dagdigian C, et al. The Bioperl toolkit: Perl modules for the life sciences. Genome Res. 2002;12(10):1611-1618. https://doi.org/10.1101/gr.361602
  15. Roberts RJ, Vincze T, Posfai J, Macelis D. REBASE: a database for DNA restriction and modification: enzymes, genes and genomes. Nucleic Acids Research. 2023;51(D1):D629-D630. https://doi.org/10.1093/nar/gkac975
  16. Elshire RJ, Glaubitz JC, Sun Q, Poland JA, Kawamoto K, Buckler ES, et al. A Robust, Simple Genotyping-by-Sequencing (GBS) Approach for High Diversity Species. PLoS One. 2011;6(5):e19379. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019379
  17. Liu J, Ali M, Zhou Q. Establishment and evolution of heterochromatin. Ann N Y Acad Sci. 2020;1476(1):59-77.  https://doi.org/10.1111/nyas.14303
  18. Inada N. Regulation of heterochromatin organization in plants. J Plant Res. 2024;137(5):685-693.  https://doi.org/10.1007/s10265-024-01550-3
  19. Wallace JG, Mitchell SE. Genotyping-by-Sequencing. Current Protocols in Plant Biology. 2017;2(1):64-77.  https://doi.org/10.1002/cppb.20042
  20. Poland JA, Brown PJ, Sorrells ME, Jannink JL. Development of High-Density Genetic Maps for Barley and Wheat Using a Novel Two-Enzyme Genotyping-by-Sequencing Approach. PLOS ONE. 2012;7(2):e32253. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0032253
  21. Schreiber M, Himmelbach A, Börner A, Mascher M. Genetic diversity and relationship between domesticated rye and its wild relatives as revealed through genotyping-by-sequencing. Evolutionary Applications. 2019;12(1):66-77.  https://doi.org/10.1111/eva.12624
  22. Sidhu JS, Ramakrishnan SM, Ali S, Bernardo A, Bai G, Abdullah S, et al. Assessing the genetic diversity and characterizing genomic regions conferring Tan Spot resistance in cultivated rye. PLOS ONE. 2019;14(3):e0214519. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214519
  23. Rahman A, Sapkota S, Ajayi-Moses O, Nandety RS, Fiedler JD, Mohajeri Naraghi S, et al. A global assembly of landrace oat (Avena sativa L.) accessions is a discovery resource for adaptive variation, association mapping, and trait deployment. G3 Genes|Genomes|Genetics. 2025;15(6):jkaf093. https://doi.org/10.1093/g3journal/jkaf093
  24. Zamalutdinov A, Boldyrev S, Ben C, Gentzbittel L. The evaluation of different combinations of enzyme set, aligner and caller in GBS sequencing of soybean. Plant Methods. 2025;21(1):106.  https://doi.org/10.1186/s13007-025-01410-8
  25. Ott A, Liu S, Schnable JC, Yeh CT ‘Eddy,’ Wang KS, Schnable PS. tGBS® genotyping-by-sequencing enables reliable genotyping of heterozygous loci. Nucleic Acids Research. 2017;45(21):e178-e178. https://doi.org/10.1093/nar/gkx853
  26. Yang Z, Yang Y, Dai Z, Xie D, Tang Q, Cheng C, et al. Construction of a high-resolution genetic map and identification of quantitative trait loci for salt tolerance in jute (Corchous spp.). BMC Plant Biology. 2019;19(1):391.  https://doi.org/10.1186/s12870-019-2004-7
  27. Carrasco B, González M, Gebauer M, García-González R, Maldonado J, Silva H. Construction of a highly saturated linkage map in Japanese plum (Prunus salicina L.) using GBS for SNP marker calling. PLOS ONE. 2018;13(12):e0208032. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208032
  28. Zhang H, Fechete LI, Himmelbach A, Poehlein A, Lohwasser U, Börner A, et al. Optimization of Genotyping-by-Sequencing (GBS) for Germplasm Fingerprinting and Trait Mapping in Faba Bean. Legume Science. 2024;6(3):e254. https://doi.org/10.1002/leg3.254
  29. Celik I, Bodur S, Frary A, Doganlar S. Genome-wide SNP discovery and genetic linkage map construction in sunflower (Helianthus annuus L.) using a genotyping by sequencing (GBS) approach. Molecular Breeding. 2016;36(9):133.  https://doi.org/10.1007/s11032-016-0558-8
  30. Kim DG, Lyu JI, Kim JM, Seo JS, Choi HI, Jo YD, et al. Identification of Loci Governing Agronomic Traits and Mutation Hotspots via a GBS-Based Genome-Wide Association Study in a Soybean Mutant Diversity Pool. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(18). https://doi.org/10.3390/ijms231810441
  31. Ha YH, Gil HY, Kim SC, Choi K, Kim JH. Genetic structure and geneflow of Malus across the Korean Peninsula using genotyping-by-sequencing. Scientific Reports. 2022;12(1):16262. https://doi.org/10.1038/s41598-022-20513-z
  32. Wang N, Yuan Y, Wang H, Yu D, Liu Y, Zhang A, et al. Applications of genotyping-by-sequencing (GBS) in maize genetics and breeding. Scientific Reports. 2020;10(1):16308. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73321-8
  33. Vats S, Sharma Y, Kumar V, Mandlik R, Kumawat S, Yadav H, et al. Recent Advances and Applicability of GBS, GWAS, and GS in Oilseed Crops. In: Genotyping by Sequencing for Crop Improvement. 2022:355-370.  https://doi.org/10.1002/9781119745686.ch16
  34. Qi L, Long Y, Talukder ZI, Seiler GJ, Block CC, Gulya TJ. Genotyping-by-Sequencing Uncovers the Introgression Alien Segments Associated with Sclerotinia Basal Stalk Rot Resistance from Wild Species—I. Helianthus argophyllus and H. petiolaris. Frontiers in Genetics. 2016;7.  https://doi.org/10.3389/fgene.2016.00219
  35. Qi L, Talukder Z, Ma G, Li X. Discovery and mapping of two new rust resistance genes, R17 and R18, in sunflower using genotyping by sequencing. Theoretical and Applied Genetics. 2021;134.  https://doi.org/10.1007/s00122-021-03826-x
  36. Ma GJ, Song QJ, Markell SG, Qi LL. High-throughput genotyping-by-sequencing facilitates molecular tagging of a novel rust resistance gene, R15, in sunflower (Helianthus annuus L.). Theoretical and Applied Genetics. 2018;131(7):1423-1432. https://doi.org/10.1007/s00122-018-3087-5
  37. Talukder ZI, Seiler GJ, Song Q, Ma G, Qi L. SNP Discovery and QTL Mapping of Sclerotinia Basal Stalk Rot Resistance in Sunflower using Genotyping-by-Sequencing. The Plant Genome. 2016;9(3):plantgenome2016.03.0035. https://doi.org/10.3835/plantgenome2016.03.0035
  38. Kumar S, You FM, Cloutier S. Genome wide SNP discovery in flax through next generation sequencing of reduced representation libraries. BMC Genomics. 2012;13(1):684.  https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-684
  39. Fu () YB, Mo-Hua Y. Genotyping-by-Sequencing and Its Application to Oat Genomic Research. In: Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). Vol 1536. ; 2017:169-187.  https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6682-0_13
  40. Peterson GW, Dong Y, Horbach C, Fu YB. Genotyping-By-Sequencing for Plant Genetic Diversity Analysis: A Lab Guide for SNP Genotyping. Diversity. 2014;6(4):665-680.  https://doi.org/10.3390/d6040665
  41. Bekele WA, Wight CP, Chao S, Howarth CJ, Tinker NA. Haplotype-based genotyping-by-sequencing in oat genome research. Plant Biotechnology Journal. 2018;16(8):1452-1463. https://doi.org/10.1111/pbi.12888
  42. ZHOU Ping-Ping YHH PENG Yuan Ying. Hexaploid ancestor of cultivated hexaploid oats inferred from high throughput GBS-SNP markers. Acta Agronomica Sinica. 2019;45(10):1604-1612.
  43. Al Hajaj N, Peterson G, Horbach C, Al-Shamaa K, Tinker N, Fu () YB. Genotyping-by-sequencing empowered genetic diversity analysis of Jordanian oat wild relative Avena sterilis. Genetic Resources and Crop Evolution. 2018;65.  https://doi.org/10.1007/s10722-018-0674-x
  44. Abed A, Badea A, Beattie A, Khanal R, Tucker J, Belzile F. A high-resolution consensus linkage map for barley based on GBS-derived genotypes. Genome. 2022;65(2):83-94.  https://doi.org/10.1139/gen-2021-0055
  45. He J, Zhao X, Laroche A, Lu ZX, Liu H, Li Z. Genotyping-by-sequencing (GBS), an ultimate marker-assisted selection (MAS) tool to accelerate plant breeding. Frontiers in Plant Science. 2014;5.  https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00484
  46. Julier B, Blugeon S, Delaunay S, Mappa G, Ruttink T, Pegard M, et al. Optimisation of GBS Protocols for Efficient Genotyping of Forage Species.; 2021:74.  https://doi.org/10.5507/vup.21.24459677.17
  47. Nguyen T, Yu J, Choi HW, In BC, Lim JH. Optimization of Genotyping-by-sequencing (GBS) in Chrysanthemums: Selecting Proper Restriction Enzymes for GBS Library Construction. Wonye kwahak kisulchi = Korean journal of horticultural science and technology. 2018;36:108-114.  https://doi.org/10.12972/kjhst.20180012
  48. Chang S, Thurber CS, Brown PJ, Hartman GL, Lambert KN, Domier LL. Comparative Mapping of the Wild Perennial Glycine latifolia and Soybean (G. max) Reveals Extensive Chromosome Rearrangements in the Genus Glycine. PLOS ONE. 2014;9(6):e99427. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099427
  49. Torkamaneh D, Laroche J, Boyle B, Hyten DL, Belzile F. A bumper crop of SNPs in soybean through high-density genotyping-by-sequencing (HD-GBS). Plant Biotechnology Journal. 2021;19(5):860-862.  https://doi.org/10.1111/pbi.13551
  50. Su C, Wang W, Gong S, Zuo J, Li S, Xu S. High Density Linkage Map Construction and Mapping of Yield Trait QTLs in Maize (Zea mays) Using the Genotyping-by-Sequencing (GBS) Technology. Frontiers in Plant Science. 2017;8.  https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00706
  51. Paulsmeyer MN, Brown PJ, Juvik JA. Discovery of Anthocyanin Acyltransferase1 (AAT1) in Maize Using Genotyping-by-Sequencing (GBS). G3 Genes|Genomes|Genetics. 2018;8(11):3669-3678. https://doi.org/10.1534/g3.118.200630
  52. Zhao L, Zhao W, Wang L, Wang B, Dang Z, Li W. Construction of A High-Density SNP Genetic Map by Genotyping-By-Sequencing and Location of Seed Quality Traits in Flax (Linum Usitatisimum L.).; 2020. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-70683/v1
  53. Zhang J, Long Y, Wang L, Dang Z, Zhang T, Song X, et al. Consensus genetic linkage map construction and QTL mapping for plant height-related traits in linseed flax (Linum usitatissimum L.). BMC Plant Biology. 2018;18(1):160.  https://doi.org/10.1186/s12870-018-1366-6
  54. Liu H, Bayer M, Druka A, Russell JR, Hackett CA, Poland J, et al. An evaluation of genotyping by sequencing (GBS) to map the Breviaristatum-e (ari-e) locus in cultivated barley. BMC Genomics. 2014;15(1):104.  https://doi.org/10.1186/1471-2164-15-104
Связаться с автором
Email
Сообщение
Издательство "Медиа Сфера" не оказывает услуги по лечению, не дает рекомендации по обращению в медицинские учреждения и к конкретным специалистам, по назначению лекарственных средств и БАДов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Обратная связь
Если у вас возникли вопросы, жалобы или предложения, — воспользуйтесь формой обратной связи.
Email
Сообщение
Издательство "Медиа Сфера" не оказывает услуги по лечению, не дает рекомендации по обращению в медицинские учреждения и к конкретным специалистам, по назначению лекарственных средств и БАДов.
Подать заявку

Вы можете стать автором одного из наших журналов, отправьте заявку и мы рассмотрим ее в течении дня.

Имя
Телефон
E-mail
Сообщение
Вход
Регистрация
E-mail
Пароль
Забыли пароль?

Войдите на сайт, используя вашу учетную запись в одном из сервисов

Восстановление пароля
E-mail
Войти
Зарегистрироваться

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.