Evolutionary origin of the segmental duplication encompassing the wheat GLU-B1 locus encoding the overexpressed Bx7 (Bx7^OE) high molecular weight glutenin subunit

Le séquençage d’un clone BAC comprenant le locus Glu-B1 de Glenlea a révélé la duplication d’un segment de 10,3 kb comprenant le gène Bx7 et flanquant un rétroélément à LTR. Pour mieux comprendre l’évolution de ce locus, nous avons examiné deux collections de blé. La première comportait 96 numéros d’espèces diploïdes et tétraploïdes et la deuxième, 316 cultivars de Triticum aestivum et de populations naturelles de 41 pays. Les génotypes ont d’abord été caractérisés par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE) et nous avons constaté une surexpression du phénotype Bx7 (Bx7OE) chez 40 des 316 numéros de T. aestivum. Trois lignées de la collection des 96 diploïdes/tétraploïdes présentaient aussi la grande intensité de coloration caractéristique de la sous-unité Bx7OE. Nous avons calculé les quantités relatives de sous-unités Bx7 par rapport à l’ensemble des gluténines de masse moléculaire élevée (HMW-GS) par chromatographie liquide haute performance en phase inversée (RP-CLHP) pour tous les numéros Bx7OE et un certain nombre de cultivars. Nous avons vérifié la présence de quatre marqueurs d’ADN dans toute la collection, notamment une insertion-délétion de 18 pb dans la région codante des allèles variants du Bx7, une insertion-délétion de 43 pb dans la région 5’, les jonctions droite et gauche des bordures LTR du rétrotransposon et le segment dupliqué. Les 43 numéros chez lesquels l’électrophorèse en gel SDS-PAGE et la CLHP en phase inverse (RP HPLC) ont révélé la présence de la sous-unité Bx7OE produisaient les quatre amplicons utilisés pour le diagnostic par PCR. Aucune des lignées qui ne possédaient pas la sous-unité Bx7OE n’avait la structure génomique du segment dupliqué/LTR du rétroélément. Cependant, les insertions-délétions de 18 et de 43 pb ont été observées chez d’autres numéros que ceux qui possédaient la sous-unité Bx7OE. Ces résultats indiquent que la surexpression du gène Bx7 codant la HMW-GS résulte vraisemblablement d’un seul événement, soit la duplication d’un gène au locus Glu-B1 provoquée par l’insertion d’un rétroélément. En outre, les insertions-délétions de 18 et de 43 pb précéderaient la duplication. Les variants alléliques Bx7*, Bx7 avec et sans l’insert de 43 pb et Bx7OE ont été observés tant chez les espèces tétraploïdes que chez les hexaploïdes, et ils présentaient la même organisation génomique. Bien qu’on ne puisse exclure la possibilité d’une introgression du T. aestivum vers le T. turgidum, l’ensemble des trois changements génomiques structurels du génome B corroborent l’hypothèse de multiples événements de polyploïdisation chez différents géniteurs tétraploïdes.