Conserved loci of leaf and stem rust fungi of wheat share synteny interrupted by lineage-specific influx of repeat elements.

Fellers, J.P., Soltani, B.M., Linning, R., Cuomo, C.A., Szabo, L.J., et Bakkeren, G. (2013). « Conserved loci of leaf and stem rust fungi of wheat share synteny interrupted by lineage-specific influx of repeat elements. », BMC Genomics, 14:60. doi : 10.1186/1471-2164-14-60  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Nous avons construit une banque de chromosomes bactériens artificiels (BAC) avec l’ADN du P. triticina de race 1, BBBD que nous avons criblée en utilisant comme sondes des homologues géniques du Pt codant deux effecteurs prédits sécrétés par le Pgt ainsi qu’un marqueur d’ADN renvoyant à une région d’avirulence. Nous avons séquencé et assemblé trois BAC (103 kb, 112 kb et 166 kb), après quoi les cadres de lecture ouverts ont été identifiés. Nous avons trouvé des gènes orthologues chez le Pgt et constaté la conservation locale de l’ordre génique (microsynténie). L’identité entre protéines appariées variait de 26 à 99 %. Un des BAC, qui contenait un orthologue de la RAD18, possédait des régions synténiques avec deux gènes codant des protéines structurales du Pgt qui pourraient représenter les deux haplotypes de cet organisme. Nous avons aussi constaté une divergence de la séquence des gènes entre les espèces de même que chez les deux haplotypes. L’ordre des gènes est localement conservé dans les trois BAC, mais on voit qu’il y a eu brassage génétique par rapport au Pgt. L’insertion d’éléments mobiles (rétrotransposons à LTR, Gypsy, Copia, Mutator et Harbinger) dans différents loci accentue encore davantage la divergence de ces régions. Nous avons également observé la présence de cadres de lecture ouverts non caractéristiques du Pt ; les protéines codées par ces séquences comprenaient une forte proportion de lysine et étaient similaires aux protéines multiples trouvées chez le Pgt. Conclusions. L’ordre des gènes est conservé dans les trois loci du Pt, bien qu’il y ait une certaine divergence de séquences. Chez le Pt et le Pgt, la conservation des gènes du haustorium codant des protéines prédites sécrétées se retrouve chez l’agent de la rouille foliaire du peuplier (Melampsora larici-populina, un organisme moins étroitement apparenté. L’examen des loci révèle par ailleurs que l’expansion du génome du Pt serait due en partie à la fréquence plus élevée d’éléments répétés chez cette espèce. Contexte. Les champignons de la rouille des feuilles du blé (Puccinia triticina Eriks; Pt) et de la rouille des tiges (P. graminis f.sp. tritici; Pgt) sont des phytopathogènes d’une importance économique majeure qui ont un éventail d’hôtes similaire et des cycles biologiques semblables, mais dont les hôtes intermédiaires sont différents. Le génome du Pt, que l’on estime à l’heure actuelle à 135Mb, est beaucoup plus gros que celui du Pgt (88Mb), mais on ne connaît pas la raison de son expansion. Nous avons caractérisé trois loci génomiques du Pt codant des protéines conservées pour en savoir davantage sur le contenu génique ainsi que sur la complexité et l’expansion génomiques.

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