Afinidades genómicas y mapeo cromosómico en maíz y especies relacionadas, a través de estudios de citogenética clásica y de hibridación in situ

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Este trabajo de tesis tiene por objeto realizar estudios que permitan comprender la organización y diversificación genómica de las especies y subespecies del género Zea, los cuales brindarán nuevos datos en relación al origen alopoliploide del complejo, a las relaciones evolutivas de sus taxones y a...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: González, Graciela E.
Otros Autores: Poggio, Lidia
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2004
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3708_Gonzalez
http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n3708_Gonzalez_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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spelling I28-R145-tesis_n3708_Gonzalez_oai2023-04-26 Poggio, Lidia Confalonieri, Viviana A. González, Graciela E. 2004 Este trabajo de tesis tiene por objeto realizar estudios que permitan comprender la organización y diversificación genómica de las especies y subespecies del género Zea, los cuales brindarán nuevos datos en relación al origen alopoliploide del complejo, a las relaciones evolutivas de sus taxones y al origen del maíz domesticado. Con este fin, se realizaron distintos estudios de citogenética clásica y de Hibridación In Situ Fluorescente (GISH y FISH) en especies, subespecies e híbridos intra-e interseccionales. El análisis meiótico de los híbridos con 2n=20 cromosomas: Zea luxurians x Zea dip/operennís; Zea luxurians x Zea mays ssp. mays; Zea luxurians x Zea mays ssp. parvíglumis y Zea luxurians x Zea mays ssp. mexicana reveló anormalidades meióticas que explican la elevada esterilidad polínica de los mismos. Estas irregularidades pueden ser las determinantes del aislamiento reproductivo postcigótico entre las especies parentales. Por otra parte, en estos mismos híbridos se observó asincronía meiótica de dos grupos de 5 II cada uno durante diplotene-diacinesis, lo que sugiere la existencia de dos genomas ancestrales en las especies con 20 cromosomas. El análisis meiótico de los híbridos con 2n=30: Zea luxurians x Zea perennís y Zea mays ssp. mays x Zea perennís mostró que la configuración más frecuente en metafase I es de 5 trivalentes + 5 bivalentes + 5 univalentes. Este resultado junto con la asincronía observada en los híbridos de 20 cromosomas dan sustento a la hipótesis que sostiene que las especies del género son alopoliploides críptioos. El análisis GISH (Hibridación ln Situ Fluorescente usando sondas de ADN Genómico total) en estos mismos híbridos permitió distinguir el origen genómico de las configuraciones, y reveló que los bivalentes están formados por apareamiento autosindétióo entre genomas homeólogos de Zea perennís (2n=40) mientras que los univalentes provienen del genoma de la especie con 2n=20. Por otro lado, el mapeo FISH de genes ribosomales reveló que los mismos se encuentran localizados en los genomas parentales que presentan mayor homología. El análisis de las afinidades genómicas mediante GISH entre especies de la sección Luxuriantes y maíz reveló que Zea perennis presenta una importante divergencia genómica con respecto a las otras especies. De acuerdo a los patrones de hibridación se puede postular que uno de los genomas de esta especie aloctoploide es muy divergente, ya sea porque uno de sus antecesores era diferente, o bien porque ocurrieron divergencias genómicas a posteriori del proceso de especiación híbrida poliploide. Se realizaron experimentos de GISH hibridando cromosomas de maiz con sondas de ADN genómico total de las subespecies Zea mays ssp. parviglumis, Zea mays ssp. mexicana y Zea mays ssp. huehuetenanguensis. Se observó que Zea mays ssp. mays posee mucha mayor homología con Zea mays ssp. mexicana y Zea mays ssp. parviglumis que con Zea mays ssp. huehuetenanguensis. Sin embargo. mediante el uso de bloqueos genómicos, pudo revelarse que Zea mays ssp. mays y Zea mays ssp. parviglumis presentan importantes divergencias genómicas. Una de las teorías más aceptadas actualmente en relación al origen del maíz domesticado sostiene que el teosinte anual Zea mays ssp. parviglumis sería el antecesor directo del maíz moderno, debido a que éste es el que presenta mayor afinidad genética en marcadores isoenzimáticos y moleculares. Se discute esta teoría en base a los resultados obtenidos en este trabajo, y se propone que el origen de las divergencias con su probable progenitor podría deberse a diferencias en retroelementos o a procesos de especiación híbrida que habrían ocurrido durante la domesticación del maíz. This work intends to make studies that allow understand the organization and genomic diversification of species and subspecies of the Zea genus, which will probably offer new insights in relation to the allopolyploid origin of the complex, to the evolutionary relationships of these taxa and to the origin of domesticated maize. With this aim, different studies applying classical and molecular cytogenetic techniques (Fluoresence In Situ Hibridization or FISH) in species, subspecies and hybrids were performed. The meiotic analysis of hybrids with 2n=20 chromosomes: Zea luxuríans x Zea diploperennis; Zea luxurians x Zea mays ssp. mays; Zea luxurians x Zea mays ssp. parvíglumis and Zea luxurians x Zea mays ssp. mexicana revealed meiotic abnormalities that explain the high sterility of such hybrids. Postzygotic reproductive isolation between parental species may be promoted by these meiotic irregularities. On the other hand, in these same hybrids, meiotic asyncrony of two groups of 5 bivalents each was observed during diplotene-diacinesis which suggests the existence of two ancestral genomes in the species with 20 chromosomes. The meiotic analysis of the hybrids with 2n=30: Zea luxurians x Zea perennis and Zea mays ssp. mays x Zea perennis showed that the most frequent configuration in metaphase I is of 5 trivalents + 5 bivalents + 5 univalents. This result along with asyncrony observed in the hybrids of 20 chromosomes, gives support to the hypothesis that maintains that species of the genus Zea are cryptic allopolyploids. GISH analysis (Fluoresence In Situ Hybridization using total Genomic DNA as a probe) in these same hybrids allowed to distinguish the genomic origin of meiotic configurations, and revealed that bivalents are formed by autosyndetic pairing between homeologous genomes of Zea perennis (2n=40) whereas the univalents come from the genome of the species with 2n=20. On the other hand, FISH mapping of ribosomal genes revealed that they are located in the parental genomes that display greater homology. The analysis of the genomic affinities by means of GISH between species of the Luxuriantes section and maize revealed that Zea perennis shows an important genomic divergence with respect to the other species. According to the hybridization pattern observed, it was postulated that one of the genomes of this alloctoploid species is very divergent, either because one of its ancestors belonged to a different species, or because genomic divergences occurred after the process of speciation by hybridization. GISH experiments were made hybridizing maize chromosomes with total genomic DNA probe from the three subspecies Zea mays ssp. parviglumis, Zea mays ssp. mexicana and Zea mays ssp. huehuetenanguensis. It was observed that Zea mays ssp. mays has much greater homology with Zea mays ssp. mexicana and Zea mays ssp. parviglumis than with Zea mays ssp. huehuetenanguensis. Nevertheless, by means of the use of blocking procedures, it could be revealed that Zea mays ssp. mays and Zea mays ssp. parviglumis show important genomic divergences. One of the most accepted theories in relation to the origin of domesticated maize maintains that annual teosinte Zea mays ssp. parviglumis would be the direct progenitor of modern maize, because it displays greater genetic affinity. Taking into account the results here obtained we discuss this theory and propose that the divergences observed between maize and its putative ancestor could be either due to differences in retroelements or processes of hybrid speciation that would have happened during the domestication of modern maize. Fil: González, Graciela E.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3708_Gonzalez spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar Afinidades genómicas y mapeo cromosómico en maíz y especies relacionadas, a través de estudios de citogenética clásica y de hibridación in situ info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n3708_Gonzalez_oai

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