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- Title
Molecular variation in plant cell populations evolving in vitro in different physiological contexts.
- Authors
Bogani, Patrizia; Simoni, Alessandra; Lio', Pietro; Germinario, Angela; Buiatti, Marcello
- Abstract
Previous work has shown the fixation of context-specific random amplified polymorphic DNA (RAPD) patterns in tomato cell cultures grown for 2 years in different hormonal contexts. In this work, RAPD sequences were characterised and RAPD-derived molecular markers used for a further study of variation between and within auto- and auxo-trophic tomato cultures grown in different hormonal equilibria. Results were then compared with those obtained using microsatellite markers located in noncoding regions of differentiation- and hormone-related genes and with those obtained with the external transcribed spacer (ETS) from tomato rDNA. Hybridisation of RAPDs on a tomato genomic DNA bank, or on total DNA after enzymatic digestion, suggested that the markers were repetitive in nature. Sequence analysis, however, showed that the homology between different fragments was due mainly to the presence of homo-AT nucleotide stretches. Moreover, a series of computational methods, such as an information-theory algorithm coupled with ΔG estimates, suggested that the RAPD fragments isolated in our experiments are noncoding. The amplification of SSR-containing RAPD-derived markers, and of other SSRs located in noncoding regions of tomato functional genes, consistently showed polymorphism between auxo- and auto-trophic somaclones (the latter being either habituated or transgenic for Agrobacterium tumefaciens oncogenes) but not within these same clones. Differences were also found between auxotrophic clones and the differentiated tissue. These findings were confirmed by restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis with the REII repetitive element of the ETS from tomato rDNA, which was isolated during this study. The results obtained suggest a possible role for physiological context in the selection of RAPD patterns during the evolution of tomato cells with different endogenous hormonal equilibria. The results are discussed in terms of a possible role for variation in noncoding regions of hormone-related genes in the adaptation to different physiological contexts.Key words: Lycopersicon esculentum, RAPD, SSR, genetic variation, noncoding DNA, hormone control.Des travaux antérieurs ont montré la fixation de profils RAPD spécifiques chez des cultures cellulaires de la tomate maintenues en culture pendant 2 ans sous différents régimes hormonaux. Dans le présent travail, les séquences d'amplicons RAPD ont été déterminées et des marqueurs RAPD ont été utilisés pour étudier plus avant la variation parmi et entre des cultures de tomate auto- et auxotrophes cultivées sous différents régimes hormonaux. Les résultats ont ensuite été comparés avec ceux obtenus à l'aide de microsatellites situés dans des régions non-codantes de gènes reliés à la différenciation ou aux hormones ainsi que les ETS des ADNr de tomate. L'hybridation des RAPD sur une banque d'ADN génomique de tomate, ou sur l'ADN génomique total après digestion enzymatique, a suggéré que les séquences marquées étaient de nature répétitive. Une analyse de séquence a cependant montré que l'homologie entre les différents fragments était due principalement à la présence de suites du dinucléotide AT. De plus, une série d'analyses informatiques, telles que l'algorithme de la théorie de l'information couplée à l'estimation des valeurs de ΔG, ont suggéré que les amplicons RAPD étudiés ici étaient non-codants. L'amplification de marqueurs dérivés de RAPD contenant des microsatellites ainsi que d'autres microsatellites situés dans les régions non-codantes de gènes de tomate fonctionnels a permis de montrer que ces microsatellites montraient régulièrement du polymorphisme entre somaclones auxotrophes et autotrophes (ces derniers étant accoutumés ou transgéniques pour les oncogènes d'Agrobacterium tumefaciens) mais non au sein de ces mêmes clones. Des différences ont aussi été observées entre clones auxotrophes et les tissus différenciés. Ces observations ont été confirmées par analyse RFLP à l'aide de l'élément répétitif REII provenant de l'ETS du gène d'ADNr de la tomate, lequel a été isolé au cours de ce travail. Les résultats obtenus suggèrent un rôle possible du contexte physiologique dans la sélection de profils RAPD au cours de l'évolution de cellules de la tomate sous différents régimes hormonaux. Les résultats sont discutés en fonction du rôle possible de la variation au sein des régions non-codantes des gènes liés aux hormones quant à l'adaptation à différents contextes physiologiques.Mots clés : Lycopersicon esculentum, RAPD, microsatellite, variation génétique, ADN non-codant, contrôle hormonal.[Traduit par la Rédaction]
- Subjects
RAPD technique; TOMATO genetics; PLANT cell culture; GENETIC markers; NUCLEOTIDE sequence
- Publication
Genome, 2001, Vol 44, Issue 4, p549
- ISSN
0831-2796
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/g01-033