Nucleotide diversity maps reveal variation in diversity among wheat genomes and chromosomes
Citation
Akhunov, E.D., Akhunova, A.R., Anderson, O.D., Anderson, J.A., Blake, N., Clegg, M.T., Coleman-Derr, D., Conley, E.J., Crossman, C.C., Deal, K.R., Dubcovsky, J., Gill, B.S., Gu, Y.Q., Hadam, J., Heo, H., Huo, N., Lazo, G.R., Luo, M.-C., Ma, Y.Q., Matthews, D.E., McGuire, P.E., Morrell, P.L., Qualset, C.O., Renfro, J., Tabanao, D., Talbert, L.E., Tian, C., Toleno, D.M., Warburton, M.L., You, F.M., Zhang, W., et Dvorak, J. (2010). « Nucleotide diversity maps reveal variation in diversity among wheat genomes and chromosomes. », BMC Genomics, 11:702. doi : 10.1186/1471-2164-11-702
Résumé
Contexte. Pour évaluer la diversité nucléotidique du génome d’une espèce polyploïde, il faut inclure le moins de séquences homologues possible et répartir les haplotypes individuels dans leurs génomes respectifs. Ces critères compliquent la mise au point et l’utilisation de marqueurs SNP chez les espèces polyploïdes. Nous présentons ici une stratégie qui respecte ces critères et l’utilisons dans le séquençage des gènes du blé hexaploïde cultivé (Triticum aestivum, génomes AABBDD) et du blé tétraploïde sauvage (Triticum turgidum ssp. dicoccoides, génomes AABB) provenant du site présumé de domestication du blé en Turquie. Nous avons utilisé les données pour évaluer la diversité inter et intragénomique et pour mettre au point des marqueurs SNP pour le blé polyploïde.
Résultats. Nous avons estimé la diversité nucléotidique chez 2 114 gènes du blé. Elle s’est révélée similaire entre les génomes A et B, et réduite dans le génome D. À l’intérieur des génomes, la diversité était réduite sur certains chromosomes. La diversité réduite était toujours associée à un excès d’allèles rares. Nous avons découvert 5 471 SNP dans 1 791 gènes du blé. Au total, 1 271, 1 218 et 2 203 SNP ont été découverts respectivement chez 488, 463 et 641 gènes des ancêtres diploïdes présumés du blé, T. urartu, Aegilops speltoides et Ae. Tauschii. Nous avons créé une base de données publique contenant des amorces spécifiques des génomes, des SNP et d’autres renseignements. Nous avons placé 987 gènes présentant, selon les estimations, une diversité nucléotidique sur une carte génétique d’Ae. Tauschii, que nous avons superposée sur des cartes du blé obtenues par la méthode sélective pour déterminer les correspondances entre les cartes.
Conclusions. La principale source de diversité génétique se trouve chez la jeune espèce polyploïde ancestrale représentée par T. aestivum. Un faible taux de recombinaison efficace dû à l’autofécondation et un mécanisme génétique empêchant l’appariement des chromosomes homologues durant la méiose polyploïde peuvent mener à la perte de diversité dans de grandes régions chromosomiques. Chez le T. aestivum, ces facteurs ont donné lieu à de grandes variations de la diversité entre les génomes et les chromosomes, ce qui complique la mise au point de marqueurs SNP et diminue leur utilité. L’accumulation de nouvelles mutations chez les espèces polyploïdes comme l’amidonnier sauvage accroît la diversité et en uniformise la répartition dans le génome.