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Simple Sequence Repeat/ SSR

(WeberV)

In der modernen Pflanzenzüchtung werden immer häufiger molekulargenetische Techniken zur Charakterisierung von Zuchtmaterial eingesetzt. Als molekulare Marker eignen sich z. B. RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms), AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphisms), RAPDs (Random Amplified Polymorphic DNA) und Mikrosatelliten- / SSR-Marker (Simple Sequence Repeats). Die einzelnen Marker unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit, ihrer Handhabung und vor allem in der Art ihrer Vererbung. Während RAPDs und AFLPs dominant-rezessiv vererbt werden, folgen RFLPs und Mikrosatelliten einem codominantem Erbgang und erlauben somit die Detektion heterozygoter Genotypen (ORDON, FRIEDT, 1998).
Die SSR-Methode ist eine Fingerprint-Technik, die von TAUTZ & RENZ (1984) entwickelt wurde. Diese beschrieben das Vorkommen von einfachen, repetiven DNA-Sequenzen wie z. B. poly dA oder poly (dG-dT) in den Genomen von fast allen Eukaryoten (TAUTZ, RENZ, 1984). Im Genom von Eukaryoten können bis zu 104 SSRs. Sie treten vorwiegend in den nicht für Proteine kodierenden Bereichen des Genoms, den Introns, auf (PETER, ERHARDT, 2006). Über die genaue Funktion von SSRs im Genom ist bisher nicht viel bekannt. Es gibt Vermutungen, dass sie als Bindungsstellen für regulatorische Proteine nötig sind (EPPLEN ET AL., 1996). Es ist jedoch auch möglich, dass sie keinerlei Funktion haben (TAUTZ, 1989).
SSRs sind instabile Regionen im Genom, da sie häufig Mutationen durchlaufen und somit hypervariabel in ihrer Länge sind. Die Änderung der Mikrosatellitensequenz entsteht während der DNA-Replikation. Hier erfolgt häufig ein Abrutschen, auch Slippage genannt, und eine versetzte Wiederanlagerung der DNA-Polymerase (TAUTZ, 1989). Dieses Enzym ist während der Mitose für die Verdopplung der DNA zuständig. Durch diesen Prozess kommt es zu einer Addition bzw. Deletion der SSR-Motive und dementsprechend zu einer Änderung der Sequenz (PETER, ERHARDT, 2006), ohne dass Vitalität oder Fertilität der Individuen beeinflusst wird (ODENBACH (HRSG.), 1997).
Hybridisiert man synthetisierte Mikrosatelliten mit dem Extrakt einer Gesamt-DNA, dann werden in der Regel sehr viele Fragmente verschiedener Längen markiert, weil derartige Sequenzen über das ganze Genom und auf allen Chromosomen verteilt sind. Die Bandenmuster, die man von verschiedenen Genotypen erhält, sind so charakteristisch, dass sie als genetische Fingerabdrücke dienen können. Weiterhin ist es möglich aus bestimmten SSRs spezifische Marker zu entwickeln, indem man die flankierenden Sequenzen des SSR bestimmt und entsprechende Primer entwickelt (LINNERT, 1997). Die von den Primern eingeschlossenen Bereiche werden in der Polymerasenkettenreaktion (LINK) amplifiziert.
Die Entdeckung der Mikrosatelliten im Genom und die sich daran anschließende Entwicklung der Primer, die spezifisch die Mikrosatellitensequenz vervielfältigen, ist im Vergleich zu anderen Verfahren wie RFLPs, RAPDs und AFLPs mit erheblichem Aufwand verbunden (SAAL, 1998). Nur 30 % aller Primerpaare, die anhand von Mikrosatellitensequenzen entwickelt werden, sind funktionsfähig und geeignet für genotypische Analysen (RÖDER ET AL., 1998). Aufgrund der hohen Kosten und des Aufwandes bei der Entwicklung von Mikrosatelliten, werden sie vorwiegend in landwirtschaftlich bedeutenden Kulturpflanzen eingesetzt (JATOI ET AL., 2006) und stehen daher nicht bei allen Nutzpflanzen im nötigen Umfang zur Verfügung (ORDON, FRIEDT, 1998). Sind die Mikrosatellitenmarker jedoch entwickelt, stellen sie eine ökonomische und zeitsparende Technik dar (STACHEL ET AL., 2000), da sie leicht zu automatisieren und kosteneffizient sind (PETER, ERHARDT, 2006). Der Polymorphiegrad der Mikrosatelliten ist sehr hoch, so dass sie insbesondere in Kulturarten, wie z. B. hexaploidem Weizen, von Bedeutung sind, in denen mit den anderen Techniken nur ein geringer Polymorphiegrad nachweisbar ist (ORDON, FRIEDT, 1998). Mit Hilfe von Mikrosatelliten konnten bereits umfassende Kopplungskarten bei Weizen erstellt werden (PLASCHKE ET AL., 1995). Der hohe Polymorphiegrad eignet sich zudem auch für Diversitäts- und Verwandtschaftsanalysen sowie zur Sortenidentifikation (PLASCHKE ET AL., 1995). Des Weiteren wurden Mikrosatellitenmarker genutzt, um verschiedene Gene oder QTL (Quantitative Trait Loci), wie z. B. für de Proteingehalt im Weizenkorn zu kartieren (GUPTA ET AL., 1999).
Literatur siehe http://cropscience.ch/?p=33

September 7th, 2007
Topic: Crop Science, Plant biotechnology Tags: None

One Response to “Simple Sequence Repeat/ SSR”

  1. The three components of plant breeding | cropscience.ch Says:

    [...] which is coding for a specific phenotype. For this DNA hybridization, PCR and markers (AFLP, RFLP, SSR,…) are used. The method is up to know limited view important crops as the cost and technical [...]

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