High-resolution mapping of crossover events in the hexaploid wheat genome
Cartographie fine de la recombinaison, analyse des séquences locales et étude du déséquilibre de liaison chez le blé tendre (Triticum aestivum)
Résumé
Better knowledge of the factors that drive recombination (crossovers; COs) in bread wheat (Triticum aestivum L.) is of main interest since this process is the main tool allowing breeders to admix the genetic diversity and to introgress regions of interest in agronomic varieties. We used cytogenetic techniques previously developed on barley to compare the establishment of synapsis during meiosis in deletion lines missing part or whole of the long arm of chromosome 3B of bread wheat and which were previously shown as having a reduced chiasmata number compared to euploid varieties. Cytogenetic analysis combined with bioinformatics studies showed that the synapsis occurs almost normally in mutants and that deletion of some genes known to impact meiosis behavior may explain the observed phenotype. In addition, development of genomic resources (SNPs, sequence) for wheat breeders allowed simultaneous elaboration of high density genetic maps for the 21 chromosomes anchored on genome sequence. All chromosomes present the same recombination pattern with an increase of recombination in the distal parts and reduction in centromeric/pericentromeric regions of the chromosomes. Analysis of more than 250 COs mapped in windows lower than 25kb located on chromosome 3B used as model to study the impact of sequence features on recombination showed that current and ancestral recombination patterns are conserved and that COs preferentially occur in the promoter part of gene expressed in meiosis suggesting that chromatin conformation impacts recombination. Finally, these data were the opportunity to detect recombination-associated motif which presents similarities with the motif targeted by the PRDM9 protein driving recombination in human. This suggests that the control of recombination mechanisms is conserved among eukaryotes.
Mieux connaitre les facteurs qui gouvernent l’apparition des évènements de recombinaison (crossing-overs ; CO) chez le blé tendre (Triticum aestivum L.) est primordial car ce processus est l’outil principal du sélectionneur pour permettre le brassage de la diversité génétique et l’introgression de régions d’intérêt dans des variétés agronomiques. L’utilisation de techniques de cytogénétique développées sur l’orge a permis de comparer la mise en place de la synapse lors de la méiose chez des lignées de blé tendre délétées de tout ou partie du bras long du chromosome 3B et qui avaient été préalablement montrées comme présentant un nombre de chiasmas réduit par rapport à la variété euploïde. Les analyses cytogénétiques couplées à des études bioinformatiques de la séquence montrent que le synapsis a lieu quasiment normalement chez les mutants et que la délétion de certains gènes connus comme impactant le déroulement de la méiose pourrait expliquer le phénotype observé. De plus, le développement de ressources génomiques (SNP, séquence) à destination des sélectionneurs a permis la réalisation de cartes génétiques haute densité des 21 chromosomes ancrées sur la séquence du génome. Tous les chromosomes montrent le même profil de recombinaison avec un accroissement dans les parties distales et une réduction drastique dans les parties centromériques et péri-centromériques. L’exploitation de plus de 250 CO localisés dans des fenêtres de moins de 25 kb sur le chromosome 3B utilisé comme modèle pour l’étude de l’impact de la séquence sur la recombinaison, montre que les profils de recombinaison ancestrale et actuelle sont conservés et que les CO ont lieu préférentiellement dans les parties promotrices des gènes exprimés en méiose ce qui suggère que la conformation chromatinienne influence la recombinaison. Finalement, ces données ont aussi été l’opportunité de détecter des motifs liés à la recombinaison qui présentent des similarités avec celui ciblé par la protéine PRDM9 qui conduit à la recombinaison chez l’humain. Cela suggère que les mécanismes de contrôle de la recombinaison sont conservés chez les eucaryotes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)