Understanding Brassicaceae evolution through ancestral genome reconstruction
2015
Murat, Florent | Louis, Alexandra | Maumus, Florian | Armero Villanueva, Alix | Cooke, Richard | Quesneville, Hadi | Crollius, Hugues Roest | Salse, Jerome | Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP) | Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS) ; Département de Biologie - ENS-PSL (IBENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Développement et évolution des circuits neuronaux - Equipe de l'IBENS ; Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS) ; Département de Biologie - ENS-PSL (IBENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS-PSL (IBENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Unité de Recherche Génomique Info (URGI) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) | Laboratoire Génome et développement des plantes (LGDP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Agence Nationale de la Recherche (ANR Blanc-PAGE) ANR-2011-BSV6-00801, Agence Nationale de la Recherche (ANR Investissement d'Avenir Ancestrome) ANR-10-BINF-01-03
Brassicaceae is a family of green plants of high scientific and economic interest, including thale cress (Arabidopsis thaliana), cruciferous vegetables (cabbages) and rapeseed.We reconstruct an evolutionary framework of Brassicaceae composed of high-resolution ancestral karyotypes using the genomes of modern A. thaliana, Arabidopsis lyrata, Capsella rubella, Brassica rapa and Thellungiella parvula. The ancestral Brassicaceae karyotype (Brassicaceae lineages I and II) is composed of eight protochromosomes and 20,037 ordered and oriented protogenes. After speciation, it evolved into the ancestral Camelineae karyotype (eight protochromosomes and 22,085 ordered protogenes) and the proto-Calepineae karyotype (seven protochromosomes and 21,035 ordered protogenes) genomes.The three inferred ancestral karyotype genomes are shown here to be powerful tools to unravel the reticulated evolutionary history of extant Brassicaceae genomes regarding the fate of ancestral genes and genomic compartments, particularly centromeres and evolutionary breakpoints. This new resource should accelerate research in comparative genomics and translational research by facilitating the transfer of genomic information from model systems to species of agronomic interest.
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