Comparative analysis reveals chromosome number reductions in the evolution of African bermudagrass (Cynodon transvaalensis Burtt-Davy)

Abstract

African bermudagrass (Cynodon transvaalensis Burtt-Davy) (2n = 2x = 18) belongs to the genus Cynodon, tribe Cynodonteae, subfamily Chloridoideae in the grass family Poaceae. The species is frequently crossed with common bermudagrass (Cynodon dactylon Pers.) in developing high-quality hybrid turf cultivars. Molecular resources for C. transvaalensis are scarce; thus, its genomic evolution is unknown. Recently, a linkage map consisting of 1278 markers provided a powerful tool for African bermudagrass genomic research. The objective of this study was to investigate chromosome number reduction events that resulted in the nine haploid chromosomes in this species. Tag sequences of mapped single nucleotide polymorphism markers in C. transvaalensis were compared against genome sequences of Oropetium thomaeum (L.f.) Trin. (2n = 2x = 20), a genomic model in the Cynodonteae tribe. The comparative genomic analyses revealed broad collinearity between the genomes of these two species. The analyses further revealed that two major interchromosomal rearrangements of the paleochromosome ρ12 (ρ1–ρ12–ρ1 and ρ6–ρ12–ρ6) resulted in nine chromosomes in the genome of C. transvaalensis. The findings provide novel information regarding the formation of the initial diploid species in the Cynodon genus.

Résumé

Le Cynodon transvalalensis Burtt-Davy (« African bermudagrass ») (2n = 2x = 18) appartient au genre Cynodon, à la tribu des Cynodonteae, à la sous-famille des Chloridoideae au sein de la famille des Poaceae. Cette espèce est importante car elle est fréquemment croisée avec le chiendent pied-de-poule (Cynodon dactylon Pers.) pour développer des cultivars de gazon de grande qualité employés pour les terrains de sports, de golf ou résidentiels. Les ressources moléculaires pour le C. transvaalensis sont rares et, en conséquence, son évolution génomique est inconnue. Récemment, une carte de liaison génétique comprenant 1278 marqueurs a fourni un outil puissant pour la recherche génomique chez cette espèce. L’objectif de cette étude était d’étudier les évènements de réduction chromosomique produisant un génome à neuf chromosomes haploïdes chez cette espèce. Les séquences-étiquettes (« tag sequences ») pour les marqueurs SNP (polymorphismes mononucléotidiques) chez le C. transvaalensis ont été comparés aux séquences génomiques de l’Oropetium thomaeum (L.f.) Trin. (2n = 2x = 20), une espèce modèle au sein de la tribu des Cynodonteae. Les analyses génomiques comparées ont révélé une colinéarité considérable entre les génomes de ces deux espèces. Les analyses ont également montré que deux réarrangements interchromosomiques majeurs du paléo-chromosomes ρ12 (ρ1–ρ12–ρ1 and ρ6–ρ12–ρ6) auraient produit les neuf chromosomes présents dans le génome du C. transvaalensis. Ces résultats contribuent des informations nouvelles sur la formation des espèces diploïdes initiales au sein du genre Cynodon. [Traduit par la Rédaction]

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