Sự đồng nhất hóa chuỗi và định vị nhiễm sắc thể của vệ tinh VicTR-B khác nhau giữa các loài Vicia có quan hệ gần gũi

Chromosoma - Tập 115 - Trang 437-447 - 2006
Jiří Macas1, Alice Navrátilová1, Andrea Koblížková1
1Institute of Plant Molecular Biology, České Budějovice, Czech Republic

Tóm tắt

Các chuỗi vệ tinh của họ VicTR-B đặc trưng cho chi Vicia (Leguminosae), nhưng độ phong phú của chúng thay đổi giữa các loài, đạt mức cao nhất ở Vicia sativa và Vicia grandiflora. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã giải mã nhiều đoạn VicTR-B được clon ngẫu nhiên từ hai loài này và phân tích sự biến thiên chuỗi, chu kỳ lặp và định vị nhiễm sắc thể của chúng. Chúng tôi phát hiện rằng chuỗi VicTR-B của V. sativa đồng nhất về mặt chuỗi nucleotide và chu kỳ lặp (monome 38 bp), trong khi các đoạn lặp của V. grandiflora có sự biến thiên đáng kể, xảy ra trong ít nhất bốn phân họ chuỗi khác nhau. Mặc dù chu kỳ lặp 38 bp được bảo tồn trong hầu hết các chuỗi V. grandiflora, một trong các phân họ được cấu thành từ các đoạn lặp bậc cao hơn 186 bp, có nguồn gốc từ pentamer của đơn vị lặp cơ bản. Các phân họ VicTR-B riêng biệt thường được định vị ở các vùng giữa (intercalary) hoặc ven đầu mút nhiễm sắc thể (subtelomeric). Thú vị, hai phân họ V. grandiflora có độ tương đồng cao nhất với chuỗi VicTR-B của V. sativa được định vị trong các băng heterochromatic giữa, cho thấy sự phân bố nhiễm sắc thể tương tự như phần lớn các đoạn lặp VicTR-B ở V. sativa. Hai phân họ V. grandiflora khác, có sự khác biệt đáng kể với chuỗi V. sativa, được tìm thấy tích lũy tại các vùng ven đầu mút nhiễm sắc thể của nhiễm sắc thể V. grandiflora.

Từ khóa

#VicTR-B #Vicia #cấu trúc di truyền #độ phong phú chuỗi #phân bố nhiễm sắc thể

Tài liệu tham khảo

Alkhimova OG, Mazurok NA, Potapova TA, Zakian SM, Heslop-Harrison JS, Vershinin AV (2004) Diverse patterns of the tandem repeats organization in rye chromosomes. Chromosoma 113:42–52 Baranczewski P, Nehls P, Rieger R, Pich U, Rajewsky MF, Schubert I (1997) Formation and repair of O6-methylguanine in recombination hot spots of plant chromosomes. Environ Mol Mutagen 29:394–399 Charlesworth B, Sniegowski P, Stephan W (1994) The evolutionary dynamics of repetitive DNA in eukaryotes. Nature 371:215–220 Crooks GE, Hon G, Chandonia JM, Brenner SE (2004) WebLogo: a sequence logo generator. Genome Res 14:1188–1190 Dechyeva D, Gindullis F, Schmidt T (2003) Divergence of satellite DNA and interspersion of dispersed repeats in the genome of the wild beet Beta procumbens. Chromosome Res 11:3–21 Dellaporta SL, Wood J, Hicks JB (1983) A plant DNA minipreparation: version II. Plant Mol Biol Rep 1:19–21 Dover G (1982) Molecular drive: a cohesive mode of species evolution. Nature 299:111–116 Dover G (2002) Molecular drive. Trends Genet 18:587–589 Elder JFE, Turner BJ (1995) Concerted evolution of repetitive DNA sequences in eukaryotes. Q Rev Biol 70:297–320 Gazdová B, Široký J, Fajkus J, Brzobohatý B, Kenton A, Parokonny A, Heslop-Harrison JS, Palme K, Bezděk M (1995) Characterization of a new family of tobacco highly repetitive DNA, GRS, specific for the Nicotiana tomentosiformis genomic component. Chromosome Res 3:245–254 Grebenstein B, Grebenstein O, Sauer W, Hemleben V (1996) Distribution and complex organization of satellite DNA sequences in Aveneae species. Genome 39:1045–1050 Hall SE, Luo S, Hall AE, Preuss D (2005) Differential rates of local and global homogenization in centromere satellites from Arabidopsis relatives. Genetics 170:1913–1927 Herzel H, Weiss O, Trifonov EN (1999) 10–11 bp periodicities in complete genomes reflect protein structure and DNA folding. Bioinformatics 15:187–193 Heslop-Harrison JS, Murata M, Ogura Y, Schwarzacher T, Motoyoshi F (1999) Polymorphisms and genomic organization of repetitive DNA from centromeric regions of Arabidopsis chromosomes. Plant Cell 11:31–42 King K, Jobst J, Hemleben V (1995) Differential homogenization and amplification of two satellite DNAs in the genus Cucurbita (Cucurbitaceae). J Mol Evol 41:996–1005 Kubis S, Schmidt T, Heslop-Harrison JS (1998) Repetitive DNA elements as a major component of plant genomes. Ann Bot 82:45–55 Langdon T, Seago C, Jones RN, Ougham H, Thomas H, Forster JW, Jenkins G (2000) De novo evolution of satellite DNA on rye B chromosome. Genetics 154:869–884 Lim KY, Skalická K, Koukalová B, Volkov RA, Matyášek R, Hemleben V, Leitch AR, Kovařík A (2004) Dynamic changes in the distribution of a satellite homologous to intergenic 26-18S rDNA spacer in the evolution of Nicotiana. Genetics 166:1935–1946 Linardopoulou EV, Williams EM, Fan Y, Friedman C, Young JM, Trask BJ (2005) Human subtelomeres are hot spots of interchromosomal recombination and segmental duplication. Nature 437:94–100 Macas J, Požárková D, Navrátilová A, Nouzová M, Neumann P (2000) Two new families of tandem repeats isolated from genus Vicia using genomic self-priming PCR. Mol Gen Genet 263:741–751 Macas J, Mészáros T, Nouzová M (2002) PlantSat: a specialized database for plant satellite repeats. Bioinformatics 18:28–35 Macas J, Navrátilová A, Mészáros T (2003) Sequence subfamilies of satellite repeats related to rDNA intergenic spacer are differentially amplified on Vicia sativa chromosomes. Chromosoma 112:152–158 Matyášek R, Gazdová B, Fajkus J, Bezděk M (1997) NTRS, a new family of highly repetitive DNA specific for the T1 chromosome of tobacco. Chromosoma 106:369–379 Meyne J, Goodwin EH (1995) Direction of DNA sequences within chromatids determined using strand-specific FISH. Chromosome Res 3:375–378 Morgante M, Jurman I, Shi L, Zhu T, Keim P, Rafalski JA (1997) The STR120 satellite DNA of soybean: organization, evolution and chromosomal specificity. Chromosome Res 5:363–373 Navrátilová A, Neumann P, Macas J (2003) Karyotype analysis of four Vicia species using in situ hybridization with repetitive sequences. Ann Bot 91:921–926 Navrátilová A, Neumann P, Macas J (2005) Long-range organization of plant satellite repeats investigated using strand-specific FISH. Cytogenet Genome Res 109:58–62 Nouzová M, Kubaláková M, Doleželová M, Koblížková A, Neumann P, Doleel J, Macas J (1999) Cloning and characterization of new repetitive sequences in field bean (Vicia faba L.). Ann Bot 83:535–541 Pedrosa A, Jantsch MF, Moscone EA, Ambros PF, Schweizer D (2001) Characterization of pericentromeric and sticky intercalary heterochromatin in Ornithogalum longibracteatum (Hyacinthaceae). Chromosoma 110:203–213 Sanger F, Nicklen D, Coulson AR (1977) DNA sequencing with chain terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A 74:5463–5467 Schindelhauer D, Schwarz T (2002) Evidence for a fast, intrachromosomal conversion mechanism from mapping of nucleotide variants within a homogeneous α-satellite DNA array. Genome Res 12:1815–1826 Schmidt T, Heslop-Harrison JS (1998) Genomes, genes and junk: the large-scale organization of plant chromosomes. Trends Plant Sci 3:195–199 Schneider TD, Stephens RM (1990) Sequence Logos: a new way to display consensus sequences. Nucleic Acids Res 18:6097–6100 Schubert I, Rieger R, Fuchs J, Pich U (1994) Sequence organization and the mechanism of interstitial deletion clustering in a plant genome (Vicia faba). Mutation Res 325:1–5 Shibata F, Hizume M, Kuroki Y (2000) Molecular cytogenetic analysis of supernumerary heterochromatic segments in Rumex acetosa. Genome 43:391–397 Skalická K, Lim KY, Matyášek R, Matzke M, Leitch AR, Kovařík A (2005) Preferential elimination of repeated DNA sequences from the parental, Nicotiana tomentosiformis genome donor of a synthetic, allotetraploid tobacco. New Phytol 166:291–303 Staden R (1996) The Staden sequence analysis package. Mol Biotechnol 5:233–241 Stephan W (1989) Tandem-repetitive noncoding DNA: forms and forces. Mol Biol Evol 6:198–212 Stephan W, Cho S (1994) Possible role of natural selection in the formation of tandem-repetitive noncoding DNA. Genetics 136:333–341 Tek A, Song J, Macas J, Jiang J (2005) Sobo, a recently amplified satellite repeat of potato, and its implications for the origin of tandemly repeated sequences. Genetics 170:1231–1238 Thompson JD, Higgins DG, Gibson TJ (1994) CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res 22:4673–4680 Ugarkovic D, Plohl M (2002) Variation in satellite DNA profiles—causes and effects. EMBO J 21:5955–5959 Vershinin AV, Heslop-Harrison JS (1998) Comparative analysis of the nucleosomal structure of rye, wheat and their relatives. Plant Mol Biol 36:149–161