Molecular and cytological characterization of genomic variability in hexaploid wheat 'Lindström'

Authors: Costa-Nunes, Pedro; Ribeiro, Teresa; Delgado, Margarida; Morais-Cecílio, Leonor; Jones, Neil; Viegas, Wanda

Source: Genome, Volume 48, Number 5, October 2005 , pp. 895-904(10)

Publisher: NRC Research Press

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Abstract:

'Lindström' wheat (AABBDD + rye B chromosomes) was used to study the effects of alien chromatin introgressed into a wheat genetic background, subjecting the wheat genome to a new and transient allopolyploidisation episode. Using this experimental material, we have previously demonstrated that no large-scale chromosomal translocations occurred as a result of the genomic constitution of the addition line. However, we have shown that the presence of a number of rye B chromosomes is associated with changes in the interphase organization and expression patterns of wheat rDNA loci. We have now extended our studies to focus on a further characterization of 'Lindström' 5S rDNA loci and also on high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) patterns. In the process, we have uncovered an unusually large variant of the 5S rDNA locus on wheat chromosome 1B (not to be confused with rye B chromosomes) and 2 novel HMW glutenin y-type alleles. These changes are not directly related to variation in rye B chromosome number in the present material, but the fact that a new, and still segregating, 1Dy HMW-GS gene was identified indicates a recent timescale for its origin. Strikingly, the 'Lindström' 5S rDNA 1B locus integrates a unit sharing 94% homology with a rye 5S rDNA sequence, suggesting the possibility that the wheat locus was colonized by highly homologous rye sequences during the breeding of 'Lindström', when the rye and wheat genomes were together, albeit briefly, in the same nucleus.Key words: Triticum aestivum 'Lindström', allopolyploidisation, 5S rDNA, NTS, high molecular weight glutenin (HMW-GS).

Le blé 'Lindström' (AABBDD + chromosomes B du seigle) a été employé pour étudier les effets d'une chromatine étrangère introduite chez le blé, laquelle expose le génome du blé à un épisode passager d'allopolyploïdie. Chez ce matériel expérimental, les auteurs ont démontré antérieurement qu'aucune translocation chromosomique de grande taille n'était survenue malgré la composition génomique de la lignée d'addition. Cependant, il a été montré que la présence de chromosomes B du seigle était associée à des changements dans l'organisation et l'expression de gènes d'ADNr du blé au cours de l'interphase. Ces études ont maintenant été élargies pour toucher les locus d'ADNr 5S et une gluténine de masse moléculaire élevée (HMW-GS) chez le blé 'Lindström'. Au cours de ce travail, les auteurs ont observé un variant d'ADNr 5S d'une taille exceptionnellement grande sur le chromosome 1B du blé (à ne pas confondre avec les chromosomes B du seigle) et 2 nouveaux allèles de gluténines HMW de type y. Ces changements ne sont pas directement liés à la variation du nombre de chromosomes B du seigle au sein du présent matériel. Cependant, le fait qu'un gène 1Dy HMW-GS nouveau, toujours en ségrégation, ait été identifié implique une origine récente. Étonnamment, le locus d'ADNr 5S sur le chromosome 1B de 'Lindström' comprend une unité qui est à 94 % identique avec l'ADNr 5S du seigle. Cela suggère que le locus du blé aurait été colonisé par des séquences très homologues en provenance du seigle au cours de la sélection de 'Lindström', alors que les génomes du seigle et du blé étaient présents, bien que brièvement, au sein du même noyau.Mots clés : Triticum aestivum 'Lindström', allopolyploïdisation, ADNr 5S, NTS, gluténine de masse moléculaire élevée (HMW-GS)[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2005

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