Developmental characterization of the fasciated locus and mapping of Arabidopsis candidate genes involved in the control of floral meristem size and carpel number in tomato

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Abstract

Mutation at the fasciated locus was a key step in the production of extreme fruit size during tomato domestication. To shed light on the nature of these changes, near-isogenic lines were used for a comparative developmental study of fasciated and wild-type tomato plants. The fasciated gene directly affects floral meristem size and is expressed before the earliest stages of flower organogenesis. As a result, mature fruit of fasciated mutants have more carpels (locules) and greater fruit diameter and mass. The discovery that fasciated affects floral meristem size led to a search for candidate genes from Arabidopsis known to be involved in floral meristem development. Putative homologs were identified in a large tomato EST database, verified through phylogenetic analyses, and mapped in tomato; none mapped to the fasciated locus; however, putative homologs of WUS and WIG mapped to the locule number locus on chromosome 2, the second major transition to large tomato fruit, with WUS showing the highest association. In other cases, minor QTLs for floral organ number (lcn2.2) and (stn11.2) co-localized with a CLV1 paralog and with the syntenic region containing the CLV3 gene in Arabidopsis, respectively.

Les mutations au locus fasciated ont constitué une étape clé dans la production de fruits de taille extrême au cours de la domestication de la tomate. Afin de jeter un éclairage sur la nature de ces changements, des lignées quasi-isogéniques ont été employées pour réaliser une étude du développement comparé chez des plants sauvages et fasciated. Le gène fasciated affecte directement la taille du méristème floral et s'exprime avant les tout premiers stades de l'organogenèse florale. En conséquence, le fruit mature chez les mutants fasciated contient plus de carpelles (locules) et affiche un diamètre et une masse supérieurs. La découverte que le gène fasciated affecte la taille du méristème floral a mené à la recherche de gènes candidats chez Arabidopsis connus comme étant impliqués dans le développement du méristème floral. Des homologues putatifs ont été identifiés au sein d'une grande banque d'EST, validés par analyse phylogénétique et cartographiés chez la tomate, mais aucun des candidats n'était situé à l'endroit du locus fasciated. De putatifs homologues de WUS et WIG sont localisés à proximité du locus locule number sur le chromosome 2, le second gène le plus important assurant la transition vers un fruit de grande taille (WUS montrant l'association la plus grande). Dans d'autres cas, des QTL mineurs pour le nombre d'organes floraux (lcn2.2) et (stn11.2) co-localisaient avec un paralogue de CLV1 et avec la région synténique contenant le gène CLV3 chez Arabidopsis respectivement. [Traduit par la Rédaction]

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