Ribosomal DNA, heterochromatin, and correlation with genome size in diploid and polyploid North American endemic sagebrushes (Artemisia, Asteraceae)

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Abstract:

Subgenus Tridentatae (Artemisia, Asteraceae) can be considered a polyploid complex. Both polyploidy and hybridization have been documented in the Tridentatae. Fluorescent in situ hybridization (FISH) and fluorochrome banding were used to detect and analyze ribosomal DNA changes linked to polyploidization in this group by studying four diploid-polyploid species pairs. In addition, genome sizes and heterochromatin patterns were compared between these populations. The linked 5S and 35S rRNA genes are confirmed as characteristic for Artemisia, and a pattern at the diploid level of three rDNA loci located at telomeric positions proved to be typical. Loss of rDNA loci was observed in some polyploids, whereas others showed additivity with respect to their diploid relatives. Genome downsizing was observed in all polyploids. Banding patterns differed depending on the pair of species analysed, but some polyploid populations showed an increased number of heterochromatic bands. FISH and fluorochrome banding were useful in determining the systematic position of Artemisia bigelovii, for which a differential pattern was found as compared with the rest of the group. Additionally, FISH was used to detect the presence of the Arabidopsis-type telomere repeat for the first time in Artemisia.

Le sous-genre Tridentatae (Artemisia, Asteraceae) peut être considéré un complexe polyploïde. L’autopolyploïdie et l’allopolyploïdie sont des facteurs bien documentés comme ayant joué un rôle dans l’évolution de ces espèces. L’hybridation in situ fluorescente (FISH) et la coloration différentielle aux fluorochromes ont été utilisées pour la détection et l’analyse des changements de l’ADN ribosomique qui sont rattachés à la polyploïdisation chez ce groupe par le biais de l’étude de quatre couples diploïde-polyploïde. La taille du génome et les modèles de répartition de l’hétérochromatine ont été aussi comparés entre ces populations. Les gènes liés 5S et 35S sont confirmés comme typiques d’Artemisia et un modèle constitué, au niveau diploïde, par trois loci de l’ADN ribosomique en position télomérique s’est avéré comme typique du sous-genre Tridentatae. Des pertes de loci de l’ADN ribosomique ont été observées chez quelques polyploïdes, tandis que d’autres ont montré de l’additivité par rapport à leurs diploïdes. Une diminution de la taille du génome haploïde a été observée chez tous les polyploïdes. Les distributions des bandes marquées aux fluorochromes sont différentes selon la paire d’espèces diploïde-polyploïde étudiée, mais quelques populations polyploïdes montrent un nombre plus élevé de bandes hétérochromatiques. L’utilité taxonomique de l’analyse FISH et de la coloration différentielle aux fluorochromes est exploitée pour élucider la position d’Artemisia bigelovii, où un modèle particulier a été trouvé en comparaison avec le reste du groupe. En plus, l’analyse FISH a servi à détecter la présence de la répétition télomérique du type Arabidopsis pour la première fois chez le genre.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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