Comparison of the complete chloroplast genome sequence ofSolanum stoloniferumwith other Solanum species generates PCR-based markers specific for Solanumstoloniferum

Abstract

Solanum stoloniferum, one of the wild tetraploid Solanum species belonging to the Solanaceae family, is an excellent resource for potato breeding owing to its resistance to several important pathogens. However, the sexual hybridization of S. stoloniferum with S. tuberosum (potato) is hampered due to the sexual incompatibility between the two species. To overcome this and introgress the various novel traits of S. stoloniferum in cultivated potatoes, cell fusion can be performed. The identification of the fusion products is crucial and can be achieved with the aid of molecular markers. In this study, the chloroplast genome sequence of S. stoloniferum was obtained by next-generation sequencing technology, and compared with that of six other Solanum species to identify S. stoloniferum-specific molecular markers. The length of the complete chloroplast genome of S. stoloniferum was found to be 155,567 bp. The structural organization of the chloroplast genome of S. stoloniferum was similar to that of the six other Solanum species studied. Phylogenetic analysis of S. stoloniferum with nine other Solanaceae family members revealed that S. stoloniferum was most closely related to S. berthaultii. Additional comparison of the complete chloroplast genome sequence of S. stoloniferum with that of five Solanum species revealed the presence of six InDels and 39 SNPs specific to S. stoloniferum. Based on these InDels and SNPs, four PCR-based markers were developed to differentiate S. stoloniferum from other Solanum species. These markers will facilitate the selection of fusion products and accelerate potato breeding using S. stoloniferum.

PCR-based markers to select plastid genotypes of Solanum acaule

“…Table 1에 제시한 바 와 같이, 이미 감자뿐만 아니라 다양한 감자의 근연야생종 을 대상으로 한 엽록체 유전체 연구가 진행되어 그 결과가 보고되었으며, Solanum 속에 포함되어 있는 이들 엽록체 유 전체 모두가 앞서 알려진 바와 같이 크기, 유전자 구성, 구조 등이 매우 유사한 것으로 확인되었다 (Palmer 1991;Raubeson and Jansen 2005;Saski et al 2005;Sugiura et al 1998). 그럼에도 불구하고 이러한 식물의 종간 엽록체 유전체 전체를 비교를 통해 InDel이나 SNP와 같은 영역을 확인할 수 있으며, 이는 많은 식물의 엽록체 유전체에서 유전자의 재배열이나 역위 등과 같은 염기서열에서의 구조적 변화에 의해 변이가 발생 하기 때문이다 (Calsa Junior et al 2004;Cho et al 2015;Jheng et al 2012;Kim and Park 2019, 2020a, 2020bPark 2021bPark , 2022Saski et al 2005). 이에 본 연구에서는 Park (2021a)이 보고한 S. acaule의 엽록체 전장유전체에 대한 세 부 정보를 제공하고, 이 정보를 이용한 S. acaule 특이적 분자 마커 개발의 결과를 제공하고자 한다.…”

Completion of chloroplast genome sequence and development of PCR-based markers for Solanum pinnatisectum

“…필요에 따라 확인한 PCR 결과물을 대상으 로 제한효소를 처리하였다. (Cho et al , 2019Daniell et al 2006;Gargano et al 2005;Kim et al 2018;Kim and Park 2019, 2020a, 2020bPark 2021aPark , 2021bPark , 2022aPark , 2022b (Table 1). (Chen et al 2013;Lössl et al 2000;Mohapatra et al 1998;Smyda-Dajmund et al 2016;Wang et al 2011;Xiang et al 2004)…”

Chloroplast genome sequence and PCR-based markers for S. cardiophyllum

“…재배종 감자 및 감자의 근연야생종을 대상으로 한 엽록체 유전체 연구의 결과가 보고된 바 있으며(Table 1), 이들 Solanum 속 식물체의 엽록체 유전체가 구조적으로 매 우 유사할 뿐 만 아니라 전체 염기서열 또한 매우 유사하였 다 (Palmer 1991;Raubeson and Jansen 2005;Saski et al 2005;Sugiura et al 1998). 그러나, 유사 종들 간의 엽록체 유전체에 서 유전자 재배열, 역위 등과 같이 염기서열의 구조적 변화 에 의한 변이가 발생하여, 식물체 종간의 엽록체 유전체 전 체를 비교하여 InDel이나 SNP와 같은 영역을 확인할 수 있다 (Calsa Junior et al 2004;Cho et al 2015;Jheng et al 2012;Kim et al , 2018Kim and Park 2019, 2020a, 2020bPark 2021bPark , 2022aPark , 2022bSaski et al 2005). Chung et al 2006;Kim et al 2018;Kim and Park 2019, 2020a, 2020bPark 2021bPark , 2022aPark , 2022b 우 뿐 만 아니라 양친의 유전체 모두가 전달되는 경우도 있 었다 (Chen et al 2013;Lössl et al 2000;Mohapatra et al 1998;Smyda-Dajmund et al 2016;Wang et al 2011;Xiang et al 2004)…”