Phylogenetic reconstruction of Aegilops section Sitopsis and the evolution of tandem repeats in the diploids and derived wheat polyploids

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Abstract

The evolution of 2 tandemly repeated sequences Spelt1 and Spelt52 was studied in Triticumspecies representing 2 evolutionary lineages of wheat and in Aegilops sect. Sitopsis, putative donors of their B/G genomes. Using fluorescence in situ hybridization we observed considerable polymorphisms in the hybridization patterns of Spelt1 and Spelt52 repeats between and within Triticum and Aegilops species. Between 2 and 28 subtelomeric sites of Spelt1 probe were detected in Ae. speltoidies, depending on accession. From 8 to 12 Spelt1 subtelomeric sites were observed in species of Timopheevi group (GAt genome), whereas the number of signals in emmer/aestivum accessions was significantly less (from 0 to 6). Hybridization patterns of Spelt52 in Ae. speltoides, Ae. longissima, and Ae. sharonensis were species specific. Subtelomeric sites of Spelt52 repeat were detected only in T. araraticum(T. timopheevii), and their number and chromosomal location varied between accessions. Superimposing copy number data onto our phylogenetic scheme constructed from RAPD data suggests 2 major independent amplifications of Spelt52 and 1 of Spelt1 repeats in Aegilops divergence. It is likely that the Spelt1 amplification took place in the ancient Ae. speltoides before the divergence of polyploid wheats. The Spelt52 repeat was probably amplified in the lineage of Ae. speltoides prior to divergence of the allopolyploid T. timopheevii but after the divergence of T. durum. In a separate amplification event, Spelt52 copy number expanded in the common ancestor of Ae. longissima and Ae. sharonensis.

L'évolution de 2 séquences répétées en tandem, Spelt1 et Spelt52, a été étudiée chez des espèces du genre Triticum qui représentent 2 lignages évolutifs du blé et les espèces donatrices des génomes B/G au sein de la section Sitopsis des Aegilops. Par hybridation in situ en fluorescence (FISH), les auteurs ont observé un polymorphisme considérable quant aux motifs d'hybridation obtenus avec les répétitions Spelt1 et Spelt52 parmi et entre les espèces des genres Triticum et Aegilops. Entre 2 et 28 sites subtélomériques Spelt1 ont été détectés chez l'Ae. speltoides selon l'accession. Entre 8 et 12 sites subtélomériques Spelt1 ont été observés chez les espèces du groupe Timopheevi (génome GAt), tandis que le nombre de signaux chez les accessions de blés amidonnier/aestivum était significativement inférieur (de 0 à 6). Les motifs d'hybridation de Spelt52 chez les espèces Ae. speltoides, Ae. longissima et Ae. sharonensis sont spécifiques à chacune. Des sites subtélomériques de la répétition Spelt52 ont été détectés seulement chez le T. araraticum (T. timopheevii), leur nombre et emplacement variant d'une accession à l'autre. La superposition des données quant au nombre de copies et la phylogénie fondée sur les RAPD suggère deux amplifications majeures indépendantes des répétitions Spelt52 et une des répétitions Spelt1 au cours de la divergence des Aegilops. Il est probable que l'amplification de Spelt1 se soit produite au sein de l'ancien Ae. speltoides avant la divergence des blés polyploïdes. La répétition Spelt52 aurait vraisemblablement été amplifiée chez l'Ae. speltoides avant la divergence de l'allopolyploïde T. timopheevii, mais après la divergence du T. durum. Lors d'une amplification ultérieure, le nombre de copies de Spelt52 se serait accru chez l'ancêtre commun de l'Ae. longissima et de l'Ae. sharonensis. [Traduit par la Rédaction]

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