Characterization of microsatellites in wild and sweet cherry (Prunus avium L.) - markers for individual identification and reproductive processes

Schüler, Silvio; Tusch, Alexandra; Schuster, Mirko GND; Ziegenhagen, Birgit

Nuclear microsatellites were characterized in Prunus avium and validated as markers for individual and cultivar identification, as well as for studies of pollen- and seed-mediated gene flow. We used 20 primer pairs from a simple sequence repeat (SSR) library of Prunus persica and identified 7 loci harboring polymorphic microsatellite sequences in P. avium. In a natural population of 75 wild cherry trees, the number of alleles per locus ranged from 4 to 9 and expected heterozygosity from 0.39 to 0.77. The variability of the SSR markers allowed an unambiguous identification of individual trees and potential root suckers. Additionally, we analyzed 13 sweet cherry cultivars and differentiated 12 of them. An exclusion probability of 0.984 was calculated, which indicates that the seven loci are suitable markers for paternity analysis. The woody endocarp was successfully used for resolution of all microsatellite loci and exhibited the same multilocus genotype as the mother tree, as shown in a single seed progeny. Hence, SSR fingerprinting of the purely maternal endocarp was also successful in this Prunus species, allowing the identification of the mother tree of the dispersed seeds. The linkage of microsatellite loci with PCR-amplified alleles of the selfincompatibility locus was tested in two full-sib families of sweet cherry cultivars. From low recombination frequencies, we inferred that two loci are linked with the S locus. The present study provides markers that will significantly facilitate studies of spatial genetic variation and gene flow in wild cherry, as well as breeding programs in sweet cherry.

Des microsatellites nucléaires ont été caractérisés chez le Prunus avium et validés en tant que marqueurs dans le cadre de l’identification d’individus ou de variétés ainsi que pour des études de flux génique via le pollen ou la graine. Les auteurs ont employé 20 paires d’amorces provenant d’une banque de locus SSR du Prunus persica et ils ont identifié sept locus contenant des séquences microsatellites polymorphes chez le P. avium. Au sein d’une population naturelle de 75 cerisiers sauvages, le nombre d’allèles par locus variait entre 4 et 9 et l’hétérozygotie attendue entre 0,39 et 0,77. Cette variabilité au niveau des locus SSR a permis d’identifier de façon certaine des individus et des clones potentiels provenant de drageons radiculaires. De plus, les auteurs ont examiné 13 cultivars du cerisier cultivé et ont pu distinguer 12 de ceux-ci. Une probabilité d’exclusion de 0,984 a été calculée, ce qui indique que les sept marqueurs sont adéquats pour l’analyse de la paternité. L’endocarpe ligneux a été employé avec succès pour le génotypage de tous les locus et il affichait le même génotype multilocus que le parent maternel tel que démontré au sein d’une progéniture monospermale. Ainsi, la production d’empreintes SSR à partir de l’endocarpe, un tissu d’origine purement maternelle, s’est aussi avérée un succès chez les espèces du genre Prunus, permettant ainsi d’identifier le parent maternel dans le cas de graines dispersées. La liaison génétique entre les locus microsatellites et les allèles du locus d’autoincompatibilité (aussi amplifiés par PCR) a été examinée chez deux familles « full-sib » du cerisier cultivé. En raison des faibles fréquences de recombinaison, les auteurs concluent que deux microsatellites sont liés au locus S. Ce travail fournit des marqueurs qui permettront de faciliter singulièrement l’étude de la variation génétique dans l’espace et le flux de gènes tant chez le cerisier sauvage que dans des programmes de sélection chez le cerisier cultivé.

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Schüler, Silvio / Tusch, Alexandra / Schuster, Mirko / et al: Characterization of microsatellites in wild and sweet cherry (Prunus avium L.) - markers for individual identification and reproductive processes. 2003.

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