A microsatellite sequence from the rice blast fungus (Magnaporthe grisea) distinguishes between the centromeres of Hordeum vulgare and H. bulbosum in hybrid plants

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A TC/AG-repeat microsatellite sequence derived from the rice blast fungus (Magnaporthe grisea) hybridized to all of the centromeres of Hordeum vulgare chromosomes, but hybridized faintly or not at all to the chromosomes of Hordeum bulbosum. Using this H. vulgare centromere-specific probe, the chromosomes of four F1 hybrids between H. vulgare and H. bulbosum were analyzed. The chromosome constitution in the root tips of the hybrids was mosaic, i.e., 7 (7v, H. vulgare) and 14 (7v + 7b H. bulbosum), or 14 (7v + 7b) and 27 (14v + 13b), or 7 (7v), 14 (7v + 7b), and 27 (14v + 13b). The 27-chromosome tetraploid hybrid cells were revealed to have the NOR (nucleolus organizer region) bearing chromosome of H. bulbosum in a hemizygous state, which might indicate some role for this chromosome in the chromosome instability of the hybrid condition. The chromosomal distribution showed that the chromosomes of H. vulgare were concentric and chromosomes of H. bulbosum were peripheral in the mitotic squash. This non-random chromosome distribution and the centromere-specific repeated DNA differences in the two species were discussed in relation to H. bulbosum chromosome elimination. Meiotic chromosome analyses revealed a high frequency of homoeologous chromosome pairing in early prophase. However, this chromosome pairing did not persist until later meiotic stages and many univalents and chromosome fragments resulted. These were revealed to be H. bulbosum by fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis with the H. vulgare centromere-specific probe. Because the chromosome segregation of H. vulgare and H. bulbosum chromosomes at anaphase I of meiosis was random, the possibility for obtaining chromosome substitution lines in diploid barley from the diploid hybrid was discussed.Key words: Hordeum vulgare, Hordeum bulbosum, centromere-specific repeated DNA, FISH, chromosome instability.

Un microsatellite TC/AG dérivé du Magnaporthe grisea, l'agent de la pyriculariose du riz, s'hybride à tous les centromères des chromosomes du Hordeum vulgare, mais n'hybridait que faiblement ou pas du tout aux chromosomes du Hordeum bulbosum. À l'aide de la sonde spécifique des centromères du H. vulgare, les chromosomes de quatre hybrides entre l'H. vulgare et l'H. bulbosum ont été analysés. Le complément chromosomique au niveau des pointes racinaires était mixte : 7 (7v, H. vulgare) et 14 (7v + 7b H. bulbosum) ou 14 (7v + 7b) et 27 (14v + 13b), ou encore 7 (7v), 14 (7v + 7b) et 27 (14v + 13b). Les cellules hybrides tétraploïdes à 27 chromosomes se sont avérées hémizygotes pour le chromosome du H. bulbosum qui porte l'organisateur nucléolaire (NOR). Cela pourrait suggérer un rôle pour ce chromosome dans l'instabilité chromosomique liée à la condition hybride. La distribution chromosomique a révélé que les chromosomes du H. vulgare sont concentriques alors que les chromosomes du H. bulbosum sont localisés en périphérie des étalements mitotiques. Cette distribution chromosomique non-aléatoire et les différences entre les deux espèces au niveau de l'ADN répétitif spécifique au centromère sont discutées par rapport à l'élimination d'un chromosome du H. bulbosum. L'analyse de chromosomes méiotiques a révélé une haute fréquence d'appariements homéologues tôt en prophase. Cependant, cet appariement chromosomique ne persistait pas lors des stades méiotiques ultérieurs et plusieurs univalents et fragments chromosomiques étaient observés. Ceux-ci se sont avérés provenir du H. bulbosum sur la base d'une analyse d'hybridation in situ en fluorescence (FISH) à l'aide d'une sonde spécifique des centromères du H. vulgare. Comme la ségrégation des chromosomes du H. vulgare et du H. bulbosum était aléatoire lors de l'anaphase I de la méiose, les auteurs discutent des perspectives d'obtention de lignées de substitution d'orge diploïde à partir de l'hybride diploïde.Mots clés : Hordeum vulgare, Hordeum bulbosum, ADN répétitif spécifique au centromère, FISH, instabilité chromosomique.[Traduit par la Rédaction]
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