Ancestral grass karyotype reconstruction unravels new mechanisms of genome shuffling as a source of plant evolution.
2010
Murat, Florent | Xu, Jian-Hong | Tannier, Eric | Abrouk, Michael | Guilhot, Nicolas | Pont, Caroline | Messing, Joachim | Salse, Jérôme | Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP) | The Plant Genome Initiative at Rutgers (PGIR) ; Rutgers University [Camden] ; Rutgers University System (Rutgers)-Rutgers University System (Rutgers) | Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE) ; Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS) ; Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Inria de l'Université Grenoble Alpes ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Bioinformatique, phylogénie et génomique évolutive [LBBE] (BPGE) ; Département PEGASE [LBBE] (PEGASE) ; Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Agence Nationale de la Recherche [ANR-09-JCJC-0058-01]; Cogebi [ANR-08-GENM-036-01]; Selman A. Waksman Chair in Molecular Genetics
International audience
Mostrar más [+] Menos [-]Inglés. The comparison of the chromosome numbers of today's species with common reconstructed paleo-ancestors has led to intense speculation of how chromosomes have been rearranged over time in mammals. However, similar studies in plants with respect to genome evolution as well as molecular mechanisms leading to mosaic synteny blocks have been lacking due to relevant examples of evolutionary zooms from genomic sequences. Such studies require genomes of species that belong to the same family but are diverged to fall into different subfamilies. Our most important crops belong to the family of the grasses, where a number of genomes have now been sequenced. Based on detailed paleogenomics, using inference from n = 5-12 grass ancestral karyotypes (AGKs) in terms of gene content and order, we delineated sequence intervals comprising a complete set of junction break points of orthologous regions from rice, maize, sorghum, and Brachypodium genomes, representing three different subfamilies and different polyploidization events. By focusing on these sequence intervals, we could show that the chromosome number variation/reduction from the n = 12 common paleo-ancestor was driven by nonrandom centric double-strand break repair events. It appeared that the centromeric/telomeric illegitimate recombination between nonhomologous chromosomes led to nested chromosome fusions (NCFs) and synteny break points (SBPs). When intervals comprising NCFs were compared in their structure, we concluded that SBPs (1) were meiotic recombination hotspots, (2) corresponded to high sequence turnover loci through repeat invasion, and (3) might be considered as hotspots of evolutionary novelty that could act as a reservoir for producing adaptive phenotypes.
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Información bibliográfica
Este registro bibliográfico ha sido proporcionado por Institut national de la recherche agronomique