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Segmental allotetraploidy and allelic interactions in buffelgrass (Pennisetum ciliare (L.) Link syn. Cenchrus ciliaris L.) as revealed by genome mapping

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Abstract:

Linkage analyses increasingly complement cytological and traditional plant breeding techniques by providing valuable information regarding genome organization and transmission genetics of complex polyploid species. This study reports a genome map of buffelgrass (Pennisetum ciliare (L.) Link syn. Cenchrus ciliaris L.). Maternal and paternal maps were constructed with restriction fragment length polymorphisms (RFLPs) segregating in 87 F1 progeny from an intraspecific cross between two heterozygous genotypes. A survey of 862 heterologous cDNAs and gDNAs from across the Poaceae, as well as 443 buffelgrass cDNAs, yielded 100 and 360 polymorphic probes, respectively. The maternal map included 322 RFLPs, 47 linkage groups, and 3464 cM, whereas the paternal map contained 245 RFLPs, 42 linkage groups, and 2757 cM. Approximately 70 to 80% of the buffelgrass genome was covered, and the average marker spacing was 10.8 and 11.3 cM on the respective maps. Preferential pairing was indicated between many linkage groups, which supports cytological reports that buffelgrass is a segmental allotetraploid. More preferential pairing (disomy) was found in the maternal than paternal parent across linkage groups (55 vs. 38%) and loci (48 vs. 15%). Comparison of interval lengths in 15 allelic bridges indicated significantly less meiotic recombination in paternal gametes. Allelic interactions were detected in four regions of the maternal map and were absent in the paternal map.Key words: linkage map, segmental allopolyploidy, restriction fragment length polymorphism, Poaceae, chromosome pairing.

Les analyses de liaison génétique s'avèrent de plus en plus complémentaires aux techniques cytologiques et celles de l'amélioration génétique traditionnelle en fournissant des informations utiles concernant l'organisation du génome et l'hérédité chez des espèces polyploïdes complexes. Les auteurs rapportent ici une carte génomique du cenchrus cilié (Pennisetum ciliare (L.) Link syn. Cenchrus ciliaris L.). Des cartes, tant maternelle que paternelle, ont été produites à l'aide de marqueurs RFLP (polymorphisme de longueur des fragments de restriction) au sein d'une population en ségrégation comptant 87 individus F1 dérivés d'un croisement interspécifique entre deux génotypes hétérozygotes. L'emploi de 862 clones d'ADNc ou d'ADNg hétérologues provenant de l'ensemble des hordées ainsi que 443 ADNc du cenchrus cilié a permis d'identifier 100 et 360 sondes polymorphes, respectivement. La carte maternelle comprenait 322 marqueurs RFLP formant 47 groupes de liaison et s'étendant sur 3464 cM. La carte paternelle comptait 245 marqueurs RFLP assemblés en 42 groupes de liaison et totalisait 2757 cM. Environ 70 à 80 % du génome du cenchrus cilié a ainsi été couvert et la distance moyenne entre les marqueurs était de 10,8 et 11,3 cM sur les cartes respectives. Des évidences d'appariement préférentiel entre plusieurs groupes de liaison ont été obtenues ce qui appuie des observations cytologiques antérieures à l'effet que le cenchrus cilié serait un allopolyploïde segmentaire. Davantage d'appariement préférentiel (disomie) a été observé chez le parent maternel que chez le parent paternel sur l'ensemble des groupes de liaison (55 contre 38 %) et des locus (48 comparativement à 15 %). Une comparaison de la longueur des intervalles chez 15 ponts alléliques a montré qu'il y avait significativement moins de recombinaison méiotique au sein des gamètes paternels. Des interactions alléliques ont été détectées dans quatre régions de la carte maternelle alors qu'elles étaient absentes de la carte paternelle.Mots clés : carte génétique, allopolyploïdie segmentaire, polymorphisme de longueur des fragments de restriction, hordées, appariement chromosomique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2003

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