Meiotic behaviour of individual chromosomes of Festuca pratensis in tetraploid Lolium multiflorum

0323103 - ÚEB 2009 RIV NL eng J - Článek v odborném periodiku
Kopecký, David - Lukaszewski, A.J. - Doležel, Jaroslav
Meiotic behaviour of individual chromosomes of Festuca pratensis in tetraploid Lolium multiflorum.
[Chování jednotlivých chromozómů Festuca pratensis v průběhu miózy u tetraploida Lolium multiflorum.]
Chromosome Research. Roč. 16, č. 7 (2008), s. 987-998. ISSN 0967-3849. E-ISSN 1573-6849
Grant CEP: GA ČR GP521/07/P479
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z50380511
Klíčová slova: Chromosome pairing * Festuca * Lolium
Kód oboru RIV: EB - Genetika a molekulární biologie
Impakt faktor: 3.405, rok: 2008

Intergeneric hybrids of fescues (Festuca spp.) and ryegrasses (Lolium spp.) are unique for the ability of their chromosomes to pair essentially freely in meiotic metaphase I (MI). At the same time, their chromosomes can be readily recognized by genomic in-situ hybridization (GISH). Past genome-wide observations suggested that this homoeologous pairing was not completely random. In this study we extend the analysis to all seven individual chromosomes of F. pratensis introgressed into autotetraploid L. multiflorum and show that for any F. pratensis chromosome the choice of an MI pairing partner depends on the identity of the remaining chromosomes present in the quadruplet. In monosomic introgressions, the choice of a homologous or homoeologous partner was completely random; in disomics there was a slight preference for homologous pairing. Pairing preference was similar for each chromosome, suggesting that pairing affinity of all chromosomes is essentially the same and no structural rearrangements differentiate the two genera. Homoeologous crossover rates for individual chromosomes were similar and they were consistently lower than expected on the basis of the MI pairing. High homoeologous MI pairing in these hybrids may be due to a very permissive system of chromosome pairing control that overlooks differences between the parental chromosomes. Given the ease of genome discrimination by GISH in the Lolium-Festuca hybrids, the differences in repetitive DNA sequences must be substantial. On the other hand, it appears just as likely that while the DNA repeats diverged markedly during evolution, the sequences involved in chromosome pairing have been conserved enough to facilitate regular pairing partner recognition and crossing-over.

Mezirodoví hybridi kostřavy (Festuca spp.) a jílku (Lolium spp.) jsou unikátní tím, že jejich chromozómy se volně párují v metafázi I (MI) meiózy. Zároveň je možné jejich chromozómy snadno rozlišit pomocí genomové in situ hybridizace (GISH). Výsledky dřívějších studií naznačily, že toto homeologické párování není zcela náhodné. V této studii jsme analyzovali chování všech sedmi chromozómů F. pratensis přítomných v autotetraploidním L. multiflorum a zjistili jsme, že pro kterýkoliv chromozóm F. pratensis volba párovacího partnera v MI záleží na identitě ostatních chromozómů přítomných v kvadrivalentu. U monosomických introgresí byl výběr homologického nebo homeologického partnera náhodný; u disomiků se projevila mírná preference homologického párování. Preference párování byla podobná u každého chromozómu, což naznačuje, že afinita k párování všech chromozómů je v podstatě stejná a že chromozómové přestavby neodlišují oba rody. Míra homeologického crosssing-overu u jednotlivých chromozómů byla podobná a byla nižší než se očekávalo na základě párování v MI. Velký rozsah homeologického párování v MI u těchto hybridů může být výsledkem permisivního systému kontroly párování chromozómů, který ignoruje odlišnosti mezi rodičovskými chromozómy. Snadná diskriminace rodičovských genomů pomocí GISH u hybridů Lolium-Festuca naznačuje velké odlišnosti v repetitivních sekvencích DNA. Na druhé straně je stejně pravděpodobné, že zatímco repetitivní sekvence obou rodů během evoluce značně divergovaly, sekvence ovlivňující párování chromozómů byly konzervovány natolik, že umožňují rozpoznání párovacích partnerů a crossing-over.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0171165