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Cytogenetic and genomic aspects of wild species of the lolium-festuca complex
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Os gêneros Lolium L. e Festuca Tourn. ex L. compõem um complexo de espécies intimamente
relacionadas e agregam gramíneas de alto interesse forrageiro. No entanto, ambos possuem uma
diversidade de espécies silvestres pouco estudadas e que podem caracterizar importantes
reservatórios de genes de resistência para programas de melhoramento genético. O principal
objetivo do primeiro estudo foi caracterizar e comparar os cariótipos de cinco espécies silvestres
de Lolium utilizando marcadores cromossômicos rDNA 35S e rDNA 5S via hibridização in situ
fluorescente (FISH). Todas as espécies apresentaram 2n = 2x = 14, e cariótipos simétricos
compostos de cromossomos metacêntricos e submetacêntricos. Em relação ao mapeamento dos
genes ribossomais, as espécies autógamas L. temulentum, L. persicum e L. remotum foram
uniformes apresentando quatro sítios de rDNA 35S. Por outro lado, L. subulatum e a alógama
L. rigidum foram mais divergentes, apresentando nove e seis sítios de rDNA 35S,
respectivamente. Todas as espécies apresentaram dois sítios de rDNA 5S em sintenia com um
sítio de rDNA 35S. Entretanto, as autógamas apresentam esses sítios em posição contígua,
enquanto em L. rigidum (alógama) estavam localizados em braços opostos. A segunda
abordagem, objetivou-se investigar as relações genômicas entre as espécies nativas F.
ulochaeta e F. fimbriata, e compará-las com espécies cultivadas do complexo Lolium-Festuca,
usando a técnica hibridização in situ genômica (GISH) e citometria de fluxo. As espécies F.
fimbriata e F. ulochaeta apresentaram alta homologia genômica com prováveis sequências
espécie-específicas nas regiões (sub)teloméricas, centroméricas e rDNA 18S, porém essa
porção de sequências repetitivas não foi suficiente para discriminar os genomas. Além disso,
apresentaram uma variação de 0, 37pg no conteúdo de DNA nuclear. Em relação às espécies
Euroasiáticas, F. fimbriata apresentou afinidade com os genomas de L. multiflorum (LmLm),
F. pratensis (FpFp) e com todos os genomas que compõem F. arundinacea (FpFpFgFgFg’Fg’).
Por outro lado, a afinidade entre F. ulochaeta e F. arundinacea parece ser restrita aos genomas
Fg/Fg’. Os dados obtidos com a GISH revelam alta homologia genômica entre espécies de
Festuca nativas de centros de diversificação distintos e podem subsidiar novos insights sobre o
panorama evolutivo do gênero Festuca.
Abstract
The genera Lolium L. and Festuca Tourn. ex L. compose a complex of closely related species
and aggregate grasses of high forage interest. However, both genera have a diversity of wild
species that have been poorly studied and that may characterize important reservoirs of
resistance genes for genetic improvement programs. The main objective of the first study was
to characterize and compare the karyotypes of five wild species of Lolium using chromosomal
markers rDNA 35S and rDNA 5S via fluorescent in situ hybridization (FISH). All species
presented 2n = 2x = 14, symmetrical karyotypes composed of metacentric and submetacentric
chromosomes. Regarding the mapping of ribosomal genes, the autogamous species L.
temulentum, L. persicum, and L. remotum were uniform with four 35S rDNA sites. On the other
hand, L. subulatum and the allogamous species L. rigidum were more divergent, presenting nine
and six 35S rDNA sites, respectively. All species presented two 5S rDNA sites in synteny with
one 35S rDNA site. However, the autogamous species present these sites in a contiguous
position, while in L. rigidum (allogamous) they were in opposite arms. In a second approach,
we investigate the genomic relationship between the native species F. ulochaeta and F.
fimbriata and compare them to the cultivated species of the Lolium-Festuca complex, using the
genomic in situ hybridization (GISH) technique and flow cytometry. The species F. fimbriata
and F. ulochaeta showed high genomic homology with probable species-specific sequences in
the (sub)telomeric, centromeric and 18S rDNA regions, but this portion of repetitive sequences
was not sufficient to discriminate the genomes. In addition, they showed a variation of 0.37pg
in nuclear DNA content. Regarding the Eurasian species, F. fimbriata showed an affinity with
the genomes of L. multiflorum (LmLm), F. pratensis (FpFp), and also with all genomes that set
up F. arundinacea (FpFpFgFgFg'Fg'). On the other hand, the affinity between F. ulochaeta and
F. arundinacea seems to be restricted to the Fg/Fg' genomes. GISH data reveal high genomic
homology between Festuca species native to different centers of diversification and may
provide new insights into the evolution of the Festuca genus.
Descrição
Arquivo retido, a pedido da autora, até janeiro de 2026.
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Impacto da pesquisa
Resumen
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Citação
SANTOS, Y. D. Cytogenetic and genomic aspects of wild species of the lolium-festuca complex. 2022. 74 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.