Variations in abundance of 2 repetitive sequences in Leymus and Psathyrostachys species

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Abstract

The Ns genome of the genus Psathyrostachys is a component of the polyploid genome in the genus Leymus. Using fluorescence in situ hybridization (FISH), the occurrence and abundance of 2 tandem repetitive sequences from Leymus racemosus (Lam.) Tzvelev, pLrTaiI-1 (TaiI family) and pLrPstI-1 (1 class of 350-bp family), were assayed in 4 species of the genera Psathyrostachys and Leymus. The pLrPstI-1 sequence was absent in all 4 Psathyrostachys species. While P. fragilis and P. huashanica did not have the pLrTaiI-1 sequence, 15 accessions of P. juncea and 2 accessions of P. lanuginosa had pLrTaiI-1 sites ranging in number from 7 to 16 and from 2 to 21, respectively. The numbers of pLrTaiI-1 and pLrPstI-1 sites were 1-24 and 0-30, respectively, in L. ramosus; 2-31 and 5-36 in L. racemosus; 0-4 and 0 in L. mollis; 2-9 and 24–27 in L. secalinus. The FISH assay on pLrTaiI-1 was successfully converted to a sequence-tagged-site polymerase chain reaction (STS-PCR) test using a primer pair designed from the sequence of this repetitive DNA. Seventy-three accessions representing 27 Leymus species were assayed for the abundance of pLrTaiI-1 by STS-PCR. With a few exceptions of uniformity in some accessions, nearly all Leymus species observed were heterogeneous for the abundance of pLrTaiI-1 sequence and no Leymus species was totally devoid of this repetitive sequence. These findings may have significance for the understanding of phylogeny, nature of polyploidy, adaptive ranges, and breeding potential of Leymus species.

Le génome Ns du genre Psathyrostachys est une composante du génome polyploïde chez le genre Leymus. Par hybridation in situ en fluorescence (FISH), la présence et l'abondance de 2 séquences répétées en tandem chez le Leymus racemosus (Lam.) Tzvelev, pLrTail-1 (famille des éléments Tail) et pLrPstI-1 (une classe des éléments de 350 pb) ont été examinées chez 4 espèces au sein des genres Psathyrostachys et Leymus. La séquence pLrPstI-1 était absente chez les 4 espèces du genre Psathyrostachys. Alors que le P. fragilis et le P. huashanica ne présentaient pas la séquence pLrTail-1, 15 accessions du P. juncea et 2 accessions du P. lanuginosa possédaient entre 7 et 16 ou entre 2 et 21 de ces séquences, respectivement. Le nombre de copies des séquences pLrTail-1 ou pLrPstI-1 variait entre 1 et 24 ou 0 et 30, respectivement, chez le L. ramosus; entre 2 et 31 ou entre 5 et 36 chez les L. racemosus; entre 0 et 4 ou 0 chez le L. mollis; entre 2 et 9 ou 24 et 27 chez le L. secalinus. Une analyse FISH sur pLrTail-1 a été convertie en marqueur STS-PCR (« sequence-tagged site polymerase chain reaction ») en employant une paire d'amorces dérivée de la séquence de cet ADN répétitif. Soixante-treize accessions représentant 27 espèces du genre Leymus ont été examinées pour l'abondance de pLrTail-1 à l'aide de ce marqueur. A peu d'exceptions près, presque toutes les espèces du genre Leymus étaient hétérogènes pour l'abondance de pLrTail-1 et aucune espèce de Leymus n'était dépourvue de cette séquence répétée. Ces observations pourraient contribuer à une meilleure connaissance de la phylogénie, de la polyploïdie, de la gamme adaptative et du potentiel en sélection des espèces de Leymus.

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