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Molecular characterization of the duplicated meristem identity genes HvAP1a and HvAP1b in barley

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The vernalization gene VRN-1 has been identified as a MADS-box transcription factor orthologous to the meristem identity gene APETALA1 (AP1). A single copy of this gene was found in diploid wheat, but 2 copies were reported in barley. In this study, we present a detailed characterization of these 2 copies to understand their respective roles in the vernalization response. We identified 2 groups of barley bacterial artificial chromosomes (BACs), each containing 1 AP1 copy designated hereafter as HvAP1a and HvAP1b. A physical map of the VRN-H1 region showed that the HvAP1a BACs were part of the VRN-H1 region but that the HvAP1b BACs were not. Numerous structural changes were observed between the barley and wheat VRN-1 physical maps. In a population segregating for VRN-H1, the HvAP1a gene cosegregated with growth habit, suggesting that HvAP1a is the barley vernalization gene VRN-H1. The other copy, HvAP1b, was mapped on the centromeric region of chromosome 1H, the chromosome where vernalization gene VRN-H3 was previously mapped. We developed a mapping population segregating for VRN-H3 and showed that 2 molecular makers flanking HvAP1b locus were not linked to growth habit. The HvAP1b copy has a complete deletion of the first 2 exons, suggesting that it is a truncated pseudogene and not a candidate for VRN-H3. In summary, this study contributed a detailed physical map of the barley VRN-H1 region, showed several structural differences with the orthologous wheat region, and clarified the identity of the barley VRN-H1 gene.Key words: barley, vernalization, Vrn-1, physical map.

Le gène de vernalisation VRN-1 a été identifié comme étant un facteur de transcription MADS-box orthologue au gène d'identité méristématique APETALA1 (AP1). Une seule copie de ce gène a été trouvée chez le blé diploïde, mais 2 copies ont été rapportées chez l'orge. Dans ce travail, les auteurs présentent une caractérisation détaillée de ces 2 copies afin de comprendre leurs rôles respectifs dans la vernalisation. Deux groupes de clones BAC, chacun avec une copie de gène AP1, appelés HvAP1a et HvAP1b, ont été identifiés. Une carte physique de la région VRN-H1 a révélé que les BAC du gène HvAP1a en faisaient partie, mais pas ceux de HvAP1b. De nombreux changements structuraux ont été observés entre les cartes physiques VRN-1 chez le blé et l'orge. Dans une population en ségrégation pour VRN-H1, le gène HvAP1 coségrégait avec le type de croissance, ce qui suggère que HvAP1a serait le gène de vernalisation chez l'orge. L'autre copie, HvAP1b, a été localisé dans la région centromérique du chromosome 1H, le chromosome sur lequel avait été localisé le gène VRN-H3. Les auteurs ont développé une population de cartographie en ségrégation pour VRN-H3 et ont montré que 2 marqueurs bordant HvAP1b n'étaient pas liés au type de croissance. La copie HvAP1b a une délétion complète des 2 premiers exons, ce qui suggère qu'il s'agirait d'un peudogène tronqué et non pas d'un candidat pour VRN-H3. En résumé, ce travail a contribué une carte physique détaillée de la région VRN-H1, montré plusieurs différences de structure par rapport à l'orthologue du blé et a clarifié l'identité du gène VRN-H1 chez l'orge.Mots clés : orge, vernalisation, Vrn-1, carte physique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2005

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