Chromosomal differentiation of Tribe Cestreae (Solanaceae) by analyses of 18-5.8-26S and 5S rDNA distribution

Abstract

Tribe Cestreae is monophyletic with three genera: Cestrum, Sessea, and Vestia. Karyotypically, it is outstanding within Solanaceae by several features: (1) basic number x = 8, (2) large chromosome sizes, (3) complex heterochromatin patterns, (4) occurrence of B-chromosomes (Bs) in Cestrum with particular banding patterns and rDNA sites distribution, and (5) absence of Arabidopsis-type telomeres. Seventeen South American Cestreae species from the three genera were studied using fluorescence in situ hybridization (FISH) with ribosomal DNA regions (5S and 18-5.8-26S) as probes, with the aim of recognizing specific or group-specific chromosomal markers and analyzing karyotype diversity in a systematic and evolutionary context. The first chromosome number report for Cestrum euanthes, C. kunthii, C. lorentzianum, and C. tomentosum is included. Variation in number and distribution of rDNA loci was observed among the species, concerning both As and Bs chromosomes. Despite the constancy of the karyotype and numbers of rDNA loci, the mapping of 18-5.8-26S and 5S rDNA loci allowed to differentiate Cestreae genera and species groups within Cestrum, highlighting the importance of these markers as cytotaxonomic character in this tribe.

Estimación del tamaño del genoma en especies de la tribu Cestreae (Solanaceae) mediante citometría de imagen.

“…Todas las especies analizadas son diploides y presentan 2n = 16 (Fig. 1), confirmando los resultados previamente citados (Tschischow, 1956;Sharma & Sharma, 1957;Fedorov, 1974;Moscone, 1992;Fregonezi et al, 2006;Fernandes et al, 2009;Urdampilleta et al, 2014). Todas las especies poseen cromosomas metacéntricos y submetacéntricos grandes, que varían entre 7 y 13,5 mm, uno de los mayores tamaños cromosómicos de la familia Solanaceae.…”

“…Desde el punto de vista de los cariotipos, la tribu Cestreae presenta varias particularidades que la diferencian de las otras especies de Solanaceae, lo cual confirma su monofilia: 1) Todas las especies estudiadas de Cestrum, Sessea y Vestia poseen 2n = 16 (Tschischow, 1956;Fedorov, 1974;Goldblatt & Johnson, 1979;Goldblatt, 1984) y los mayores tamaños cromosómicos de la familia (Fregonezi et al, 2006;Las Peñas et al, 2006;Fernandes et al, 2009); 2) Complejo patrón de heterocromatina en Cestreae (Berg & Greilhuber, 1993;Fregonezi et al, 2006), que permite diferenciar especies y grupos de especies; 3) Cromosomas B con diferencias en el patrón de bandeo (Fregonezi et al, 2004) y distribución de ADNr 45S y 5S (Sykorova et al, 2003a;Urdampilleta et al, 2014); y 4) Ausencia de telómeros Arabidopsis-type (TTTAGGG)n, reemplazados por regiones de ADN repetitivo ricos en A/T (Sykorova et al, 2003b). Estos hechos hacen de la tribu Cestreae un excelente modelo para estudios de evolución del genoma.…”

“…Sin embargo, el valor C en especies de la tribu Cestreae no fue reportado hasta el momento. Si bien no existe una estricta relación directa, la presencia de cromosomas grandes sugiere que el tamaño del genoma en Cestreae podría ser uno de los mayores de la familia (Fregonezi et al, 2006;Las Peñas et al, 2006;Fernandes et al, 2009;Urdampilleta et al, 2014). La caracterización del tamaño del genoma en Cestreae podría contribuir a generar nuevas hipótesis sobre la evolución del genoma en los clados basales de Solanaceae.…”

Heterochromatin and rDNA patterns in Solanum species of the Morelloid and Dulcamaroid clades (Solanaceae)

“…In angiosperms, the 5S and 18-5.8-26S rDNA sites are generally localized in different chromosomes (Garcia et al 2007(Garcia et al , 2009 (Kovarik et al 2008), Cestrum (Urdampilleta et al 2015), and Jaborosa (Chiarini et al unpublished results). Solanum seems to follow the general pattern as we found in both the studied clades except in S. crispum in which one of the two pairs of 5S signals was in synteny with the 45S and in S. habrochaites of the Potato clade in which the 5S site was in synteny with one of its two 18-5.8-26S signals (Brasileiro-Vidal et al 2009).…”

“…In other Solanaceae, the rDNA 5S site was found to be equally variable in number and position (e.g. Kitamura et al 2001;Fregonezi et al 2006;Acosta & Moscone 2010;Urdampilleta et al 2015).…”