Bioinformatics and molecular characterization of tandemly organized repetitive DNA family in highbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.) cultivar `Jubilee` genome

Abstract

Vaccinium, taksonomik olarak geniş çeşitlilik içeren bir cinstir. Altcinsler ve türler çoğunlukla tür içi ve türler arası düzeylerde geniş poliploidizasyona eğilimlidir. Bu çalışmada, Vaccinium genom analizi, ploidi seviye tahmini ve RepeatExplorer yazılımı kullanılarak, tekrarlayan DNA analizi ile gerçekleştirilmiştir. Tekrarlanan dizilerin toplam yüzdesinin, maviyemiş (Vaccinium corymbosum L.) ve turnayemişi genomunda (Vaccinium macrocarpon Ait.) sırasıyla %80 ve %90 olduğu bulunmuştur. Tekrarların dizinlerin büyük çoğunluğu transpoze edilebilir elementlere, uydu DNA'ya ve rDNA dizilerine aittir. Vaccinium genomundan toplam altı farklı uydu DNA, 28 tam uzunlukta Ty3/gypsy ve 26 Ty1/copia LTR elementi tanımlanmıştır. Hem uydu DNA hem de LTR elemanlarının iç yapısal özellikleri karakterize edilmiştir. Vaccinium cinsinden beş farklı altcins (Cyanococcus, Oxycococcus, Myrtillus, Hemimyrtillus ve Vaccinium) alınan uydu DNA klonlanması ve moleküler karakterizasyonu, VaccSat1, 5 ve 6'nın bazı türlerde özel olduğunu gösterirken, VaccSat2, 3 ve 7'nin çalışılan tüm türlerde ortak uydu aileleri olduğu belirlenmiştir. Bu araştırmadan elde edilen sonuçlar VaccSat1, 5 ve 6, tür tanımlaması için bir işaretçi olarak önerilebileceğini göstermektedir. Bu tez kapsamında elde edilen sonuçlar Vaccinium genom yapısı ve evrimi konusunda önemli katkılar sunmaktadır.

Vaccinium is a taxonomically diverse genus. Subgenus and species are mostly prone to extensive polyploidization within intra and interspecies level. In this study, Vaccinium genome analysis has been performed through ploidy level estimation and repetitive DNA exploration using RepeatExplorer software. It is found that total percentage of repetitive sequences is 80 and 90% in blueberry (Vaccinium corymbosum L.) and cranberry genome (Vaccinium macrocarpon Ait.), respectively. The main portion of which belong to transposable elements, satellite repeats and rDNA sequences. A total of six different satellite families, 28 full-length Ty3/gypsy and 26 Ty1/copia LTR-retrotransposon are identified from the Vaccinium genome. Internal structural features of both satellite repeats and LTR retrotansposons are characterized. Cloning and molecular characterization of satellite repeats from five different sections (Cyanococcus, Oxycococcus, Myrtillus, Hemimyrtillus and Vaccinium) of the genus Vaccinium revealed that VaccSat1, 5 and 6 have some levels of species specificity, while VaccSat2, 3 and 7 are common satellite families in all studied species. The results from this investigation suggest VaccSat1, 5 and 6 can be used as markers for species identification. Overall, the results from this research expand the limited knowledge about Vaccinium genome structure and evolution.