ISH–facilitated analysis of meiotic bivalent pairing

Abstract

Chiasmata constitute one of the cornerstones of sexual reproduction in most eukaryotes. They mediate the reciprocal genetic exchange between homologues and are essential to the proper orientation of the homologous centromeres in meiosis I. As markers of recombination, they offer a cytological means of mapping. Rather than trying to accurately count individual chiasmata, we have examined properties of the mathematical relationship between frequencies of nonadorned disomic configurations in meiosis (ring, rods, and univalents) and the probabilities at which arms of the respective chromosomes are chiasmate (one or more chiasma per arm). Numerical analyses indicated that conventionally analyzed bivalents with nonidentified arms yield statistically biased estimates of chiasma probabilities under a broad range of circumstances. We subsequently analyzed estimators derived from adorned configurations with ISH-marked arms, which were found to be statistically far superior, and with no assumptions concerning interference across the centromere. We applied this methodology in the study of chromosomes 16 and 23 of cotton (Gossypium hirsutum), and estimated their arm lengths in centimorgans. The results for chromosome 23, the only one of the two chromosomes with a documented RFLP map, were consistent with the literature. Similar molecular-meiotic configuration analyses can be used for a wide variety of eukaryotic organisms and purposes: for example, providing far more powerful meiotic comparisons of genomes of chromosomes, and a rapid means of evaluating effects on recombination. Key words : meiotic configurations, chiasma frequencies, in situ hybridization, cotton.

Integrative Mapping of Gossypium hirsutum L. by Meiotic Fluorescent in Situ Hybridization of a Tandemly Repetitive Sequence (B77)

“…By anchoring B77 to the chromosome 14 map, we have rendered it a useful molecular genetic/cytogenetic marker for that specific chromosome and segment. Most significantly, the results demonstrate the feasibility of integrative mapping, where one or more unknown(s) can be mapped relative to other types of known loci, centromeres, translocation breakpoints, and telomeres (Reyes-Valdés and Stelly 1995;Reyes-Valdés et al 1996). A skeletal map of molecular cytogenetic loci will facilitate subsequent mapping of repetitive sequences, and mature integrated maps will improve genome comparisons, interspecific introgression, analysis of transformant gene activity (position effects), and rapid assessment of karyotypic variation in wild germplasm.…”

Análisis meiótico de una cruza entre girasol cultivado (Helianthus annuus L. var. macrocarpus) y girasol silvestre (Helianthus annuus L. ssp. texanus Heiser)

“…El número de plantas y el número de determinaciones de viabilidad de polen de cada población se muestran en el Cuadro 2. Se realizó el análisis en diacinesis y metafase I, registrando el número de bivalentes en cadena (IIc) y en anillo (IIa) formados en cada meiocito, para así determinar los patrones de quiasmas (Jackson, 1988;Reyes-Valdés y Stelly, 1995;Reyes-Valdés et al, 1996). Se utilizó como índice de apareamiento cromosómico la frecuencia de brazos cromosómicos con quiasma (Jackson, 1988), definido como:…”

“…Reyes- Valdés et al (1996) mencionan dos métodos generales para el análisis de quiasmas; uno de ellos consiste en su conteo directo y el otro en la estimación de su frecuencia a través del registro de las configuraciones meióticas en metafase I o diacinesis. Con este último método se estima la frecuencia de la condición quiasmática (esto es, al menos un quiasma) en segmentos cromosómicos específicos, así como el índice de apareamiento cromosómico.…”

Número cromosómico y apareamiento meiótico en Turbinicarpus valdezianus (Möller) Glass & Foster (Cactaceae)

“…Posteriormente, se seleccionaron por su calidad tres preparaciones, correspondientes a tres plantas distintas, para el estudio de configuraciones meióticas. De estas muestras se analizaron 22 células en diacinesis o metafase I en cuanto a configuraciones meióticas, mismas que se clasificaron en tres tipos: anillos, cadenas y pares univalentes, basándose en la presencia de quiasmas en ambos brazos, en un brazo o ausencia de quiasmas, respectivamente (Reyes-Valdés y Stelly, 1995;Reyes-Valdés et al, 1996). Las células en que no fue posible identificar claramente las configuraciones no se tomaron en cuenta para los registros de configuraciones, pero sí se usaron para corroborar el número cromosómico.…”