Background and AimsLong terminal repeat-retrotransposons (LTR-RTs) comprise a large portion of plant genomes, with massive repeat blocks distributed across the chromosomes. Eleocharis species have holocentric chromosomes, and show a positive correlation between chromosome numbers and the amount of nuclear DNA. To evaluate the role of LTR-RTs in karyotype diversity in members of Eleocharis (subgenus Eleocharis), the occurrence and location of different members of the Copia and Gypsy superfamilies were compared, covering interspecific variations in ploidy levels (considering chromosome numbers), DNA C-values and chromosomal arrangements.MethodsThe DNA C-value was estimated by flow cytometry. Genomes of Eleocharis elegans and E. geniculata were partially sequenced using Illumina MiSeq assemblies, which were a source for searching for conserved proteins of LTR-RTs. POL domains were used for recognition, comparing families and for probe production, considering different families of Copia and Gypsy superfamilies. Probes were obtained by PCR and used in fluorescence in situ hybridization (FISH) against chromosomes of seven Eleocharis species.Key ResultsA positive correlation between ploidy levels and the amount of nuclear DNA was observed, but with significant variations between samples with the same ploidy levels, associated with repetitive DNA fractions. LTR-RTs were abundant in E. elegans and E. geniculata genomes, with a predominance of Copia Sirevirus and Gypsy Athila/Tat clades. FISH using LTR-RT probes exhibited scattered and clustered signals, but with differences in the chromosomal locations of Copia and Gypsy. The diversity in LTR-RT locations suggests that there is no typical chromosomal distribution pattern for retrotransposons in holocentric chromosomes, except the CRM family with signals distributed along chromatids.ConclusionsThese data indicate independent fates for each LTR-RT family, including accumulation between and within chromosomes and genomes. Differential activity and small changes in LTR-RTs suggest a secondary role in nuclear DNA variation, when compared with ploidy changes.
A família Cyperaceae é a terceira maior das monocotiledôneas. Seus representantes apresentam uma microsporogênese não usual, em que os microsporócitos culminam em tétrades assimétricas, e apenas uma célula funcional, conhecida como pseudomônade. Na microgametogênese, a célula funcional origina as células vegetativa e generativa do grão de pólen, enquanto as três restantes são abortadas por PCD. Este é um exemplo peculiar de diferenciação de três linhagens celulares em uma mesma estrutura envolta por parede vegetal, cujas fases desse desenvolvimento foram parcialmente documentadas. Nesse sentido, ainda não foram esclarecidas como se dá a seleção dos núcleos degenerativos, tampouco a contribuição do citoesqueleto neste processo. Neste trabalho, foi obtido um registro completo do desenvolvimento das pseudomônades utilizando citoquímica com nitrato de prata em Schoenoplectus californicus. Para isso, anteras foram fixadas em diferentes estágios de desenvolvimento em etanol: ácido acético (3:1, v:v), lavadas e impregnadas com AgNO3 a 50%. Lâminas foram preparadas por esmagamento e observadas ao microscópio de luz. Durante a microsporogênese dessa espécie, os cromossomos separam-se regularmente na anáfase I, mas de maneira irregular entre os pares de núcleos durante a anáfase II. Nesse caso, um dos pares de núcleos se distanciam mais entre si do que o outro par. Após a telófase II, o microsporócito assimétrico apresentou quatro células, cada uma com um nucléolo evidente. Foi observada também uma diferença de tamanho entre os núcleos direcionados à região degenerativa (menor), em relação àquele que seria funcional (maior). Na microgametogênese, cinco núcleos foram observados, também em uma estrutura assimétrica. Neste caso, os núcleos vegetativos e generativos exibiram nucléolos evidentes, embora os núcleos degenerativos tenham se destacado pelo tamanho reduzido. A presença de nucléolos nas células degenerativas até estágios avançados de desenvolvimento indica um metabolismo provavelmente voltado à morte celular programada. Dados similares foram levantados em Rhynchospora, um gênero filogeneticamente distante de Schoenoplectus. Isso sugere que o processo de formação do grão de pólen é conservado na família, constituindo em uma sinapomorfia. Estudos similares estão sendo conduzidos para espécies de outros gêneros de Cyperaceae, para buscar se há outras particularidades desse processo em um contexto filogenético.
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