Published January 17, 2017 | Version v1
Publication Open

Simultaneous Identification of Multiple Causal Mutations in Rice

  • 1. Capital Normal University
  • 2. Peking University
  • 3. South China Normal University

Description

Next-generation sequencing technologies (NGST) are being used to discover causal mutations in ethyl methanesulfonate (EMS)-mutagenized plant populations. However, the published protocols often deliver too many candidate sites and sometimes fail to find the mutant gene of interest. Accurate identification of the causal mutation from massive background polymorphisms and sequencing deficiencies remains challenging. Here we describe a NGST-based method, named SIMM, that can simultaneously identify the causal mutations in multiple independent mutants. Multiple rice mutants derived from the same parental line were back-crossed, and for each mutant, the derived F2 individuals of the recessive mutant phenotype were pooled and sequenced. The resulting sequences were aligned to the Nipponbare reference genome, and single nucleotide polymorphisms (SNPs) were subsequently compared among the mutants. Allele index (AI) and Euclidean distance (ED) were incorporated into the analysis to reduce noises caused by background polymorphisms and re-sequencing errors. Corrections of sequence bias against GC- and AT-rich sequences in the candidate region were conducted when necessary. Using this method, we successfully identified seven new mutant alleles from Huanghuazhan (HHZ), an elite indica rice cultivar in China. All mutant alleles were validated by phenotype association assay. A pipeline based on Perl scripts for SIMM is publicly available at https://sourceforge.net/projects/simm/.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُستخدم تقنيات التسلسل من الجيل التالي (NGST) لاكتشاف الطفرات السببية في مجموعات النباتات المطفرة من ميثان سلفونات الإيثيل (EMS). ومع ذلك، غالبًا ما تقدم البروتوكولات المنشورة عددًا كبيرًا جدًا من المواقع المرشحة وتفشل أحيانًا في العثور على الجين الطافر محل الاهتمام. لا يزال التحديد الدقيق للطفرة السببية من تعدد الأشكال الهائل في الخلفية وأوجه القصور في التسلسل يمثل تحديًا. هنا نصف طريقة قائمة على NGST، تسمى SIMM، والتي يمكن أن تحدد في وقت واحد الطفرات السببية في العديد من الطفرات المستقلة. تم عبور العديد من طفرات الأرز المشتقة من نفس الخط الأبوي، وبالنسبة لكل طفرة، تم تجميع وتسلسل الأفراد F2 المشتقة من النمط الظاهري المتنحي للطفرة. تمت محاذاة التسلسلات الناتجة مع الجينوم المرجعي لنيبونبار، وتمت مقارنة تعدد أشكال النيوكليوتيدات المفردة (SNPs) لاحقًا بين المسوخ. تم دمج مؤشر الأليل (AI) والمسافة الإقليدية (ED) في التحليل لتقليل الضوضاء الناجمة عن تعدد الأشكال في الخلفية وأخطاء إعادة التسلسل. تم إجراء تصحيحات لتحيز التسلسل مقابل التسلسلات الغنية بـ GC و AT في المنطقة المرشحة عند الضرورة. باستخدام هذه الطريقة، حددنا بنجاح سبعة أليلات متحولة جديدة من Huanghuazhan (HHZ)، وهو صنف أرز إنديكا النخبة في الصين. تم التحقق من صحة جميع الأليلات الطافرة من خلال مقايسة ارتباط النمط الظاهري. يتوفر خط أنابيب يعتمد على نصوص بيرل لـ SIMM للجمهور على https://sourceforge.net/projects/simm/.

Translated Description (French)

Les technologies de séquençage de nouvelle génération (NGST) sont utilisées pour découvrir des mutations causales dans les populations végétales mutagénisées au méthanesulfonate d'éthyle (EMS). Cependant, les protocoles publiés livrent souvent trop de sites candidats et échouent parfois à trouver le gène mutant d'intérêt. L'identification précise de la mutation causale à partir de polymorphismes de fond massifs et de déficiences de séquençage reste difficile. Nous décrivons ici une méthode basée sur NGST, appelée SIMM, qui peut identifier simultanément les mutations causales chez plusieurs mutants indépendants. Plusieurs mutants du riz dérivés de la même lignée parentale ont été rétrocroisés, et pour chaque mutant, les individus F2 dérivés du phénotype mutant récessif ont été regroupés et séquencés. Les séquences résultantes ont été alignées sur le génome de référence de Nipponbare, et les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) ont ensuite été comparés entre les mutants. L'indice d'allèle (IA) et la distance euclidienne (DE) ont été incorporés dans l'analyse pour réduire les bruits causés par les polymorphismes de fond et les erreurs de reséquençage. Des corrections du biais de séquence par rapport aux séquences riches en GC et en AT dans la région candidate ont été effectuées si nécessaire. En utilisant cette méthode, nous avons réussi à identifier sept nouveaux allèles mutants de Huanghuazhan (HHZ), un cultivar de riz indica d'élite en Chine. Tous les allèles mutants ont été validés par un test d'association phénotypique. Un pipeline basé sur des scripts Perl pour SIMM est disponible publiquement sur https://sourceforge.net/projects/simm/.

Translated Description (Spanish)

Las tecnologías de secuenciación de próxima generación (NGST) se están utilizando para descubrir mutaciones causales en poblaciones de plantas mutagenizadas con metanosulfonato de etilo (EMS). Sin embargo, los protocolos publicados a menudo entregan demasiados sitios candidatos y, a veces, no encuentran el gen mutante de interés. La identificación precisa de la mutación causal a partir de polimorfismos de fondo masivos y deficiencias de secuenciación sigue siendo un desafío. Aquí describimos un método basado en NGST, llamado SIMM, que puede identificar simultáneamente las mutaciones causales en múltiples mutantes independientes. Se retrocruzaron múltiples mutantes de arroz derivados de la misma línea parental, y para cada mutante, los individuos F2 derivados del fenotipo mutante recesivo se agruparon y secuenciaron. Las secuencias resultantes se alinearon con el genoma de referencia de Nipponbare, y posteriormente se compararon los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) entre los mutantes. El índice de alelos (IA) y la distancia euclidiana (DE) se incorporaron al análisis para reducir los ruidos causados por los polimorfismos de fondo y los errores de re-secuenciación. Las correcciones del sesgo de secuencia contra secuencias ricas en GC y AT en la región candidata se llevaron a cabo cuando fue necesario. Usando este método, identificamos con éxito siete nuevos alelos mutantes de Huanghuazhan (HHZ), un cultivo de arroz indica de élite en China. Todos los alelos mutantes se validaron mediante un ensayo de asociación de fenotipo. Un pipeline basado en scripts Perl para SIMM está disponible públicamente en https://sourceforge.net/projects/simm/.

Files

pdf.pdf

Files (3.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a51b9170cea5f7cd7c23bf51c4033003
3.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحديد المتزامن للطفرات السببية المتعددة في الأرز
Translated title (French)
Identification simultanée de multiples mutations causales dans le riz
Translated title (Spanish)
Identificación simultánea de múltiples mutaciones causales en el arroz

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2578455648
DOI
10.3389/fpls.2016.02055

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1509126345
  • https://openalex.org/W1572357774
  • https://openalex.org/W1965949446
  • https://openalex.org/W2003865229
  • https://openalex.org/W2004793751
  • https://openalex.org/W2018604728
  • https://openalex.org/W2026916622
  • https://openalex.org/W2032677611
  • https://openalex.org/W2035787690
  • https://openalex.org/W2036648920
  • https://openalex.org/W2036897871
  • https://openalex.org/W2044805330
  • https://openalex.org/W205259702
  • https://openalex.org/W2053385576
  • https://openalex.org/W2058198287
  • https://openalex.org/W2094264832
  • https://openalex.org/W2097341408
  • https://openalex.org/W2103441770
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2114342250
  • https://openalex.org/W2118703794
  • https://openalex.org/W2119061815
  • https://openalex.org/W2119951970
  • https://openalex.org/W2124960286
  • https://openalex.org/W2128615486
  • https://openalex.org/W2131088968
  • https://openalex.org/W2135084125
  • https://openalex.org/W2140377490
  • https://openalex.org/W2156062122
  • https://openalex.org/W2158880983
  • https://openalex.org/W2159225362
  • https://openalex.org/W2168993283
  • https://openalex.org/W2170551349