Vývoj nových SSR markerů u mšice broskvoňové (Myzus persicae)

Ema Sichingerová

Master's thesis

Development of new SSR markers in green peach aphid (Myzus persicae)

Abstract:

Myzus persicae (Sulzer) čili mšice broskvoňová je polokřídlým hmyzem z čeledi mšicovitých (Aphididae) s kosmopolitním výskytem. Jedná se o drobného škůdce, napadajícího široké spektrum rostlin, včetně rostlin zemědělsky významných. Proto je zásadní studovat, monitorovat a regulovat populace mšic. Za účelem přispět k populačním studiím je cílem této práce vyvinout nové SSR markery u mšice broskvoňové. Pro vývoj nových markerů bylo v prvním kroku nutné bioinformatickou analýzou najít vhodné mikrosatelitní lokusy. Prostřednictvím softwaru GMATA bylo analýzou genomů mšice broskvoňové, získaných z genomické databáze NCBI, nalezeno 42 266 mikrosatelitních lokusů, jejichž počet byl dále redukován na základě stanovených kvalitativních parametrů jako je délka opakujícího se motivu nebo celkový počet repetic. Ke kandidátním markerům bylo zapotřebí navrhnout vhodné primery, což zúžilo počet markerů na konečných 96. Tyto markery byly dále empiricky testovány v molekulární laboratoři na vzorcích mšic, které byly v roce 2022 získány ze sedmi českých polních lokalit. Podmínkou pro testování v labotaroři byla kvalitně provedená DNA izolace, v tomto případě prováděná fenol-chloroformovou metodou. Po spektrofotometrickém ověření čistoty a koncentrace izolované DNA byly navržené primery využity na amplifikaci hledaných markerů PCR reakcí. Prostřednictvím agarózové elektroforézy byla ověřena nejen schopnost primerů amplifikovat, ale i velikost amplikonů a jejich případný polymorfismus. Vhodné markery byly dále osekvenovány Sangerovou metodou a podrobeny fragmentační analýze na kapilární elektroforéze. Optimalizací markerů bylo vybráno 17 nových markerů (Myzper-2, -3, -14, -16, -23, -25, -28, -31, -32, -40, -47, -52, -60, -61, -64, -66 a -71), které vykazovaly polymorfismus a poskytovaly jednoznačné a reprodukovatelné výsledky.

Abstract:

Myzus persicae (Sulzer), also known as a peach-potato aphid, is a hemipteran insect belonging to the family Aphididae with a cosmopolitan distribution. It is a small pest attacking a wide range of plants, including agriculturally significant ones. Therefore, it is crucial to study, monitor, and control aphid populations. The aim of this study is to contribute to population studies by developing new SSR markers for the peach-potato aphid. In the first step of marker development, it was necessary to identify suitable microsatellite loci through bioinformatic analysis. Using the GMATA software, analysis of peach-potato aphid genomes obtained from the NCBI genomic database revealed 42,266 microsatellite loci, which were further reduced based on qualitative parameters such as motif length and number of repeats. Suitable primers needed to be designed for candidate markers, narrowing down the number of markers to a final 96. These markers were empirically tested in a molecular laboratory using aphid samples collected from seven field sites in the Czech Republic in 2022. A prerequisite for laboratory testing was well-executed DNA isolation, performed in this case using the phenol-chloroform method. After spectrophotometric verification of the purity and concentration of isolated DNA, the designed primers were used to amplify the target markers through PCR reactions. Agarose gel electrophoresis was used to verify not only the primer's ability to amplify but also the size of the amplicons and their potential polymorphism. Suitable markers were further sequenced using the Sanger method and subjected to fragment analysis via capillary electrophoresis. Through marker optimization, 17 new markers (Myzper-2, -3, -14, -16, -23, -25, -28, -31, -32, -40, -47, -52, -60, -61, -64, -66, and -71) were selected, demonstrating polymorphism and providing clear and reproducible results.

Keywords

mšice broskvoňová, Myzus persicae, SSR, mikrosatelity

Keywords

peach-potato aphid, Myzus persicae, SSR, microsatellites

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 20. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Jakub Vašek, Ph.D.
• Reader: Jiří Ptáček, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Biotechnology / Biotechnology and Plant Breeding