Genetic mapping of sex and self-incompatibility determinants in the androdioecious plant Phillyrea angustifolia
Cartographie génétique des déterminants du sexe et de l'auto-incompatibilité chez la plante androdioïque Phillyrea angustifolia
Résumé
The diversity of mating and sexual systems in angiosperms is spectacular, but the factors driving their evolution remain poorly understood. In plants of the Oleaceae family, an unusual self-incompatibility (SI) system has been discovered recently, whereby only two distinct homomorphic SI specificities segregate stably. To understand the role of this peculiar SI system in preventing or promoting the diversity of sexual phenotypes observed across the family, an essential first step is to characterize the genetic architecture of these two traits. Here, we developed a high-density genetic map of the androdioecious shrub P. angustifolia based on a F1 cross between a hermaphrodite and a male parent with distinct SI genotypes. Using a double restriction-site associated digestion (ddRAD) sequencing approach, we obtained reliable genotypes for 196 offspring and their two parents at 10,388 markers. The resulting map comprises 23 linkage groups totaling 1,855.13 cM on the sexaveraged map. We found strong signals of association for the sex and SI phenotypes, that were each associated with a unique set of markers on linkage group 12 and 18 respectively, demonstrating inheritance of these traits as single, independent, mendelian factors. The P. angustifolia linkage map shows robust synteny to the olive tree genome overall. Two of the six markers strictly associated with SI in P. angustifolia have strong similarity with a recently identified 741kb chromosomal region fully linked to the SI phenotype on chromosome 18 of the olive tree genome, providing strong cross-validation support. The SI locus stands out as being markedly rearranged, while the sex locus has remained relatively more collinear between the two species. This P. angustifolia linkage map will be a useful resource to investigate the various ways by which the sex and SI determination systems have co-evolved in the broader phylogenetic context of the Oleaceae family.
La diversité des systèmes de reproduction et des types sexuels chez les angiospermes est spectaculaire, mais les facteurs de leur évolution restent mal compris. Chez les plantes de la famille des Oleacées, un système d'auto-incompatibilité (SI) inhabituel a été découvert récemment, dans lequel seules deux spécificités SI distinctes mais parfaitement homomorphes ségrégent de manière stable. Pour comprendre le rôle de ce système SI particulier dans la prévention ou la promotion de la diversité des phénotypes sexuels observés dans la famille des Oléacées, une première étape essentielle est de caractériser l'architecture génétique de ces deux traits. Ici, nous avons développé une carte génétique à haute densité de l'arbuste androdioïque P. angustifolia basée sur un croisement F1 entre un hermaphrodite et un parent mâle avec des génotypes SI distincts. En utilisant une approche de séquençage par double digestion associée à un site de restriction (ddRAD), nous avons obtenu des génotypes fiables pour 196 descendants et leurs deux parents sur 10 388 marqueurs. La carte résultante comprend 23 groupes de liaison totalisant 1 855,13 cM sur la carte moyenne par sexe. Nous avons trouvé de forts signaux d'association pour les phénotypes sexe et SI, qui étaient chacun associés à un ensemble unique de marqueurs sur les groupes de liaison 12 et 18 respectivement, démontrant l'héritage de ces traits comme facteurs mendéliens uniques et indépendants. La carte de liaison de P. angustifolia montre une synténie robuste avec le génome de l'olivier dans son ensemble. Deux des six marqueurs strictement associés au SI chez P. angustifolia présentent une forte similitude avec une région chromosomique de 741 kb récemment identifiée et entièrement liée au phénotype SI sur le chromosome 18 du génome de l'olivier, ce qui fournit une forte validation croisée. Le locus SI se distingue par un réarrangement marqué, tandis que le locus sexuel est resté relativement colinéaire entre les deux espèces. Cette carte de liaison de P. angustifolia sera une ressource utile pour étudier les différentes façons dont les systèmes de détermination du sexe et du SI ont co-évolué dans le contexte phylogénétique plus large de la famille des Oléacées.
Domaines
Sciences du Vivant [q-bio]| Origine | Publication financée par une institution |
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