The genomes of Glycine canescens F.J. Herm., and G. tomentella Hayata of Western Australia and their phylogenetic relationships in the genus Glycine Willd.

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Abstract

A multidisciplinary approach is an extremely powerful tool for determining genomic diversity and establishing genomic relationships within and among species. This study used cytogenetics and a molecular method (ITS of the rDNA) to uncover genomic diversity in Glycine canescens and Glycine tomentella and to establish their phylogenetic relationships with the other diploid species of the genus Glycine. Cytogenetics revealed that G. canescens accessions (PIs 583944, 583946, 583953, and 591575) from Western Australia were genomically similar. However, they were differentiated by a paracentric inversion from the standard G. canescens (PI 440932) collected from South Australia. By contrast, G. tomentella (2n = 40) accessions from Western Australia were highly diverse genomically. Cytogenetics and ITS investigations separated the diploid G. tomentella accessions in Australia into four distinct groups. The genome symbols DD (isozyme group D3; PI 505222), D1D1 (isozyme group D5; PI 505301), D2D2 (isozyme group D5; PI 505203), and D3D3 (isozyme group D4; PI 441000) are being assigned to these four groups. The D1 and D2 genome group accessions are distributed in Western Australia. The D3-genome group of G. tomentella accessions are morphologically similar neither to A-genome species nor to the D-, D1-, or D2-genome groups. However, the D3-genome group was phylogenetically grouped with the A-genome species, while the D-, D1-, and D2-genome groups showed a close relationship with E-, H-, and I-genome species. This study demonstrates that diploid G. tomentella of Western Australia is a complex species, and from an evolutionary viewpoint, it is actively radiating out into several genomic variants.

Une approche multidisciplinaire constitue un outil très puissant en vue de la détermination de la diversité génomique et de l'établissement des relations génomiques parmi et entre les espèces. La présente étude a fait appel à la cytogénétique et à des approches moléculaires (ITS de l'ADNr) afin de révéler la diversité génomique chez le Glycine canescens ainsi que chez le Glycine tomentella et afin de déterminer leur relation phylogénétique avec les autres espèces diploïdes du genre Glycine. L'analyse cytogénétique a révélé que les accessions du G. canescens (PI 583944, 583946, 583953 et 591575) provenant de l'Australie occidentale étaient semblables sur le plan génomique. Cependant, ces accessions se distinguaient de l'accession standard du G. canescens (PI 440932), laquelle provient de l'Australie méridionale, par une inversion paracentrique. Au contraire, les accessions du G. tomentella (2n = 40) provenant de l'Australie occidentale étaient très diversifiées sur le plan génomique. Des études cytogénétiques et moléculaires (ITS) ont permis de séparer les accessions diploïdes du G. tomentella d'Australie en quatre groupes distincts. Les symboles génomiques DD (groupe isoenzymatique D3; PI 505222), D1D1 (groupe isoenzymatique D5; PI 505301), D2D2 (groupe isoenzymatique D5; PI 505203) et D3D3 (groupe isoenzymatique D4; PI 441000) ont été attribués à ces quatre groupes. Les accessions appartenant aux groupes génomiques D1 et D2 se retrouvent en Australie occidentale. Sur le plan morphologique, les accessions du G. tomentella appartenant au groupe D3 ne ressemblent ni aux espèces à génome A ni aux espèces des groupes D, D1 ou D2. Cependant, les accessions du groupe D3 ont été groupées avec les espèces à génome A alors que les accessions des groupes D, D1 et D2 étaient plus proches des espèces à génome E, H et I. Cette étude montre que l'espèce diploïde G. tomentella d'Australie occidentale est complexe et que, sur le plan évolutif, celle-ci est en train de former activement plusieurs variants génomiques.

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