Modification of the homologous recombination rules in Bassica
Les modifications des règles de la recombinaison homologue chez les Brassica
Résumé
Meiotic recombination is a key evolutionary process, allowing both the correct segregation of chromosomes and the reshuffling of alleles at each generation during meiosis. Therefore, this process is highly regulated. Interestingly, Brassica AAC allotriploid hybrids (2n=3x=29), deriving from the natural cross between the allotetraploid Brassica napus (AACC, 2n=4x=38) and the diploid Brassica rapa (AA, 2n=2x=20), presents a modified recombination landscape, with more crossovers (COs) all along the genome compared to B. rapa. Additionally, they also present a modified distribution, with the presence of COS in the normally cold pericentromere regions. However, the underlying causes of this modified recombination landscape remain to be deciphered. Using a combination of genetic mapping and cytogenetic approaches, we demonstrated that the modified recombination landscape is directly linked to the AAC genomic structure compared to a AA diploid or a AACC allotetraploid.This phenotype may either be conserved in the second generation by maintaining the AAC, whereas it is reversed when reverting to a AACC genomic structure. However, some genomic regions remain deprived of recombination. We demonstrated that DNA methylation and structural variations such as chromosomal inversions are limiting factors of recombination in Brassica napus. Chromosomal inversion prevent the formation of COs within these regions, even in the highly recombining AAC hybrids. Overall, the AAC allotriploid hybrids may enable to unravel novel mechanisms regulating COs landscape. They also are particularly intersting for breeders, as they will allow to speeding up breeding programs by facilitating the introduction of traits of interest or the access of some underexploited genomic regions such as pericentromeres.
La recombinaison méiotique est un processus important en évolution, permettant la ségrégation correcte des chromosomes et le brassage des allèles à chaque génération, lors de la méiose. Ainsi, ce processus est très régulé. De manière intéressante, les allotriploïdes AAC de Brassica (2n=3x=29), issus du croisement entre Brassica napus (AACC, 2n=4x=38) et Brassica rapa (AA, 2n=2x=20), présentent une augmentation de la fréquence de crossovers (COs) et une modification de leur distribution comparé à B. rapa. Cependant, les causes de ces modifications restent à déterminer. Via l’utilisation de cartes génétiques et d’outils cytogénétiques, nous avons pu démontrer que ces modifications sont directement liées à la structure allotriploïde AAC. En effet, ce dernier présente plus de COs tout le long du génome, comparé à un diploïde AA mais aussi à un allotétraploïde AACC.De plus, ce phénotype peut être conservé en seconde génération si la structure AAC est maintenue ou au contraire réversée si une structure AACC est retrouvée. Cependant, certaines régions génomiques restent dépourvues de recombinaison chez les hybrides testés. Nous avons pu démontrer que la méthylation de l’ADN et les variations structurales sont des facteurs limitants de la recombinaison chez le colza B. napus. Les inversions chromosomiques étant capables d’empêcher la formation de COs, y compris chez les AAC L’étude fine de la recombinaison chez les allotriploïdes pourrait permettre d’identifier de nouveaux mécanismes régulants le profil de recombinaison. D’un point de vue appliqué, les AAC représentent un outil intéressant en sélection variétale, permettant par exemple d'accélérer les schémas de sélection ou l'introduction de caractères d'intérêts, y compris dans les régions péricentromériques.
Domaines
Sciences agricoles
Origine : Version validée par le jury (STAR)