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Chromosome identification and comparative molecular cytogenetic mapping based on oligo-fish in model plants
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extensão
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Desde a descoberta dos cromossomos e a associação de seu comportamento com os “fatores”
de Mendel, diferentes estratégias têm sido usadas para estudar a organização e a função dessa
estrutura. Nesse sentido, o desenvolvimento de um sistema preciso de identificação de
cromossomos é crucial para o sucesso da pesquisa citogenética. No início, dados
morfológicos como comprimento cromossômico, posição do centrômero e da constrição
secundária foram usados como marcas para distinguir os cromossomos uns dos outros.
Métodos de bandeamento cromossômico representaram um grande avanço, mas um dos mais
informativos, o bandeamento G, nunca forneceu resultados consistentes em plantas. Após o
desenvolvimento da técnica de hibridização in situ fluorescente, foi produzida uma variedade
de sondas que permitiram que os citogeneticistas criassem uma grande quantidade de marcas
cromossômicas e identificassem os cromossomos homólogos. Recentemente, sondas de FISH
baseadas em oligonucleotídeos demonstraram ser uma estratégia poderosa, barata e replicável
para a identificação de cromossomos em citogenética de mamíferos e plantas. No presente
estudo foi desenvolvido o mapeamento citogenético comparativo baseado em sondas de oligoFISH. Basicamente, selecionamos regiões específicas de cromossomos de batata e milho para
criar um sistema de “código de barras” que combina duas cores (verde e vermelho). Esta
estratégia permitiu distinguir todos os cromossomos uns dos outros em batata, milho e em
espécies relacionadas a ambos usando apenas uma preparação de FISH. Este mostrou ser um
método poderoso para a identificação de cromossomos e estudos de evolução cariotípica. Em
batata, cada um dos 12 cromossomos de espécies diploides e poliploides foi identificado com
precisão, bem como de espécies de Solanum distantemente relacionadas, como tomate e
berinjela. Duas translocações cromossômicas recíprocas foram identificadas em Solanum
etuberosum e S. caripense, essas foram validadas utilizando a pintura cromossômica baseada
em oligonucleotídeos. Em milho, identificamos cada um dos 10 cromossomos em preparações
mitóticas e em paquíteno. As sondas baseadas em oligo foram utilizadas nas espécies de
"teosinte", permitindo a identificação dos cromossomos homeólogos dessas espécies. Os
cromossomos dessas espécies são semelhantes, exceto pela distribuição e tamanho dos knobs.
Uma inversão paracêntrica homozigota foi identificada em Zea luxurians. A oligo-FISH
mostrou ser um método poderoso para identificação de cromossomos e estudos de evolução
cariotípica.
Abstract
Since the discovery of chromosomes and the association of their behavior with Mendel’s
“factors”, different strategies have been used to study their organization and function. In this
way, the development of an accurate system of chromosome identification is crucial for the
success in cytogenetic research. At the beginning, morphological data like chromosome
length, centromere and secondary constriction position were used as marks for distinguishing
chromosomes from each other. Chromosome banding methods like G-band were a great
advance, but the most informative, the G-banding, never produced consistent results in plants.
After the development of fluorescent in situ hybridization technique a variety of probes were
developed which allowed cytogeneticists to create a vast amount of chromosome marks and
identify homologous chromosomes. Recently developed, oligo-based FISH probes showed to
be a powerful, cheap and repeatable strategy for chromosome identification in mammals and
plants cytogenetics. Here we developed a comparative cytogenetics mapping based on oligoFISH probes. Basically, we selected specifics regions of potato and corn chromosomes to
create a “barcode” system combining two colors (green and red). This strategy allowed us to
distinguish all individual chromosomes from each other of potato, corn and their relatives
using only one round of FISH preparation. In potato each of 12 chromosomes from diploid
and polyploid species were accurately identified, as well as from distantly related Solanum
species like tomato and eggplant. Two reciprocal chromosomal translocations were identified
in Solanum etuberosum and S. caripense, which were validated using oligo-based
chromosome painting. In corn, we identified each of 10 chromosomes in mitotic and
pachytene preparations. We used our oligo-based probes in “teosinte” species which allowed
us to identify all homeologous chromosomes of these species. The chromosomes of those
species are similar except by the knob distribution and size. A homolozygous paracentric
inversion was identified in Zea luxurians. Oligo-based FISH showed to be a powerful method
for chromosome identification and karyotype evolution studies.
Descrição
Área de concentração
Linha de pesquisa
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
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DOI
Citação
BRAZ, G. T. Chromosome identification and comparative molecular cytogenetic mapping based on oligo-fish in model plants. 2018. 54 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.