Microcollinearity in an ethylene receptor coding gene region of the Coffea canephora genome is extensively conserved with Vitis vinifera and other distant dicotyledonous sequenced genomes

Background: Coffea canephora, also called Robusta, belongs to the Rubiaceae, the fourth largest angiosperm family. This diploid species (2x = 2n = 22) has a fairly small genome size of approximate to 690 Mb and despite its extreme economic importance, particularly for developing countries, knowledge on the genome composition, structure and evolution remain very limited. Here, we report the 160 kb of the first C. canephora Bacterial Artificial Chromosome (BAC) clone ever sequenced and its fine analysis. Results: This clone contains the CcEIN4 gene, encoding an ethylene receptor, and twenty other predicted genes showing a high gene density of one gene per 7.8 kb. Most of them display perfect matches with C. canephora expressed sequence tags or show transcriptional activities through PCR amplifications on cDNA libraries. Twenty-three transposable elements, mainly Class II transposon derivatives, were identified at this locus. Most of these Class II elements are Miniature Inverted-repeat Transposable Elements (MITE) known to be closely associated with plant genes. This BAC composition gives a pattern similar to those found in gene rich regions of Solanum lycopersicum and Medicago truncatula genomes indicating that the CcEIN4 regions may belong to a gene rich region in the C. canephora genome. Comparative sequence analysis indicated an extensive conservation between C. canephora and most of the reference dicotyledonous genomes studied in this work, such as tomato (S. lycopersicum), grapevine (V. vinifera), barrel medic M. truncatula, black cottonwood (Populus trichocarpa) and Arabidopsis thaliana. The higher degree of microcollinearity was found between C. canephora and V. vinifera, which belong respectively to the Asterids and Rosids, two clades that diverged more than 114 million years ago. Conclusion: This study provides a first glimpse of C. canephora genome composition and evolution. Our data revealed a remarkable conservation of the microcollinearity between C. canephora and V. vinifera and a high conservation with other distant dicotyledonous reference genomes. Altogether, these results provide valuable information to identify candidate genes in C. canephora genome and serve as a foundation to establish strategies for whole genome sequencing. Future large-scale sequence comparison between C. canephora and reference sequenced genomes will help in understanding the evolutionary history of dicotyledonous plants

Patterns of sequence polymorphism in the fleshless berry locus in cultivated and wild Vitis vinifera accessions

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Unlike in tomato, little is known about the genetic and molecular control of fleshy fruit development of perennial fruit trees like grapevine (<it>Vitis vinifera </it>L.). Here we present the study of the sequence polymorphism in a 1 Mb grapevine genome region at the top of chromosome 18 carrying the <it>fleshless berry </it>mutation (<it>flb</it>) in order, first to identify SNP markers closely linked to the gene and second to search for possible signatures of domestication.</p> <p>Results</p> <p>In total, 62 regions (17 SSR, 3 SNP, 1 CAPS and 41 re-sequenced gene fragments) were scanned for polymorphism along a 3.4 Mb interval (85,127-3,506,060 bp) at the top of the chromosome 18, in both <it>V. vinifera cv</it>. Chardonnay and a genotype carrying the <it>flb </it>mutation, <it>V. vinifera cv</it>. Ugni Blanc mutant. A nearly complete homozygosity in Ugni Blanc (wild and mutant forms) and an expected high level of heterozygosity in Chardonnay were revealed. Experiments using qPCR and BAC FISH confirmed the observed homozygosity. Under the assumption that <it>flb </it>could be one of the genes involved into the domestication syndrome of grapevine, we sequenced 69 gene fragments, spread over the <it>flb </it>region, representing 48,874 bp in a highly diverse set of cultivated and wild <it>V. vinifera </it>genotypes, to identify possible signatures of domestication in the cultivated <it>V. vinifera </it>compartment. We identified eight gene fragments presenting a significant deviation from neutrality of the Tajima's D parameter in the cultivated pool. One of these also showed higher nucleotide diversity in the wild compartments than in the cultivated compartments. In addition, SNPs significantly associated to berry weight variation were identified in the <it>flb </it>region.</p> <p>Conclusions</p> <p>We observed the occurrence of a large homozygous region in a non-repetitive region of the grapevine otherwise highly-heterozygous genome and propose a hypothesis for its formation. We demonstrated the feasibility to apply BAC FISH on the very small grapevine chromosomes and provided a specific probe for the identification of chromosome 18 on a cytogenetic map. We evidenced genes showing putative signatures of selection and SNPs significantly associated with berry weight variation in the <it>flb </it>region. In addition, we provided to the community 554 SNPs at the top of chromosome 18 for the development of a genotyping chip for future fine mapping of the <it>flb </it>gene in a F2 population when available.</p

ANALYSE STRUCTURALE DE LA REGION CENTROMERIQUE AU LOCUS HLA-A

RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

La cytogénétique moléculaire : FISH, GISH

National audienc

Agronomic evaluation of AABB wheat tetraploids extracted from wheat neo-allohexaploids

In order to understand if the mechanisms leading to stabilization of hexaploid wheats occurred in early generations after hybridization or accumulated slowly over the evolutionary course, we extracted tetraploids from newly synthesized allohexaploid wheats and characterized the effects of changes in polyploidy levels. Extracted wheat tetraploids (ETW) were developed from two neo-allohexaploids and their five phenotypic traits were compared to the parents. The ETWs displayed few small amplitude differences relative to the tetraploid parent of the synthetics. This suggest that genomic changes that might have occurred during the first three generations of the newly-synthesized wheat allopolyploids had very weak effects on the phenotypes

Boire et déboires du bac-fish sur petits chromosomes de plantes

National audienceAfin de développer des compétences et une expertise dans le domaine de la cytogénétique moléculaire végétale présentant des problématiques spécifiques, le département de Génétique et d’Amélioration des Plantes a mis en place une plate-forme (PF) s’appuyant sur les deux laboratoires de cytogénétique traditionnelle travaillant sur les espèces Brassica et Blé. L’objectif étant de mutualiser les moyens techniques, les investissements et les compétences. La plate-forme située au sein de l’UMR APBV-Le Rheu doit répondre aux besoins des équipes de recherche de l'unité mais également à l'ensemble des équipes du Département. Cette capacité d’ouverture à hauteur de 50% vers les unités extérieures nous permettant ainsi d’ouvrir le champ des thématiques de la PF et permettre le développement des nouveaux outils qui seront ensuite transférés vers d’autres espèces. La plate-forme a ainsi développé un ensemble d’outils de cytogénomique permettant de répondre aux projets scientifiques d’études des génomes chez les plantes supérieures : • Caractérisation cytogénétique du matériel végétal impliquant des hybrides interspécifiques ou des espèces polyploïdes permettant l’identification des chromosomes de chaque espèce ou introgressions, • Evolution structurale et stabilisation des génomes chez des espèces polyploïdes, • Cartes cytogénétiques faisant la liaison entre la cartographie génétique et physique, • Cartographie physique fine de BAC sur chromosomes en méiose (stade pachytène) Actuellement dans le cadre de trois projets multi-espèces, nous mettons l’accent sur l‘optimisation de la technique du « BAC-FISH multi-espèces » devant permettre [1] l’assignation de clone BAC à un chromosome particulier dans le cadre du projet de séquençage du génome de la Tomate, [2] la caractérisation des modifications structurales lors de la stabilisation des colzas synthétiques et de la nature des appariements homologues ou homéologues à la méiose, [3] l’étude de microsyntenie dans deux régions impliquée dans la résistance aux maladies (mildiou et oïdium) chez la vigne. Tomate/Brassica/Vigne, 3 espèces à « petits chromosomes » présentant des réponses différentes : succès et problématiques du BAC-FISH sur petits chromosomes de plantes

Revisiting meiotic pairing in wheat synthetics in relation to the evolution of the meiotic system in wheat

International audienceA large panel of hexaploid wheat synthetics was developed. Their tetraploid parents consisted of either four extracted wheat tetraploids (ETWs) or four natural present-day tetraploids, and their diploid parents consisted of twenty accessions of Aegilops tauschii. Analysis of meiotic behaviour of the synthetics showed that chromosome pairing is highly variable and depends on the progenitor. The meiotic behaviour in the four ETWs was compared to that of the natural tetraploid wheats. It appears there was no evolution at the hexaploid level of the meiotic genes carried by the A and B genomes. We also reach the conclusion that the neo-allohexaploids at the origin of present-day wheat had a meiotic behaviour close to that of the present-day hexaploid wheat. It is likely that other neo-hexaploids with an impaired meiosis were formed, but they had no future due to their more or less rapid disappearance due to increasing aneuploidy level and structural changes, mainly Robertsonian translocations

Extraire les composantes d'une espèce allopolyploïde

National audienceLes espèces allopolyploïdes sont issues de croisements entre espèces présentant des génomes différents. L’étude de ces derniers, à l’aide de différentes méthodologies et techniques, a montré que chez toute espèce allopolyploïde les génomes sont affectés par de nombreuses modifications structurales et fonctionnelles. Une autre façon originale et pédagogique pour apprécier de visu serait de pouvoir extraire les espèces progénitrices à partir des allopolyploïdes. Le blé tendre, Triticum aestivum (2n=42, AABBDD) est une espèce allohexaploïde issue du croisement entre le blé tétraploïde T. turgidum ssp dicoccum (2n=42, AABB) et l’espèce diploïde sauvage Aegilops tauschii (2n=14, DD) il y a environ 10 000 ans dans le croissant fertile. Kerber (1964) a proposé une méthode permettant de reconstituer la composante tétraploïde du blé tendre. Nous l’avons appliquée dans le cas de deux variétés de blé tendre actuel et de deux blés synthétiques issus du croisement au laboratoire entre les deux espèces parentales du blé tendre. L’analyse des génotypes obtenus permet d’évaluer l’importance des changements qui ont affecté les génomes A et B sur le court terme (au cours des premières générations du blé synthétique) et sur le long terme. De plus, nous allons montrer l’intérêt des tétraploïdes reconstitués dans l’amélioration génétique du blé tendre à partir de l’exploitation de la variabilité génétique d’Ae. tauschii via les blés synthétiques