Visualization of A- and B-genome chromosomes in wheat (Triticum aestivum L.) × jointed goatgrass (Aegilops cylindrica Host) backcross progenies

Z. N. Wang, A. Hang, J. Hansen, C. Burton, C. A. Mallory-Smith, and R. S. Zemetra

Abstract: Wheat (Triticum aestivum) and jointed goatgrass (Aegilops cylindrica) can cross with each other, and their self-fertile backcross progenies frequently have extra chromosomes and chromosome segments, presumably retained from wheat, raising the possibility that a herbicide resistance gene might transfer from wheat to jointed goatgrass. Genomic in situ hybridization (GISH) was used to clarify the origin of these extra chromosomes. By using T. durum DNA (AABB genome) as a probe and jointed goatgrass DNA (CCDD genome) as blocking DNA, one, two, and three A- or B-genome chromosomes were identified in three BC₂S₂individuals where 2n = 29, 30, and 31 chromosomes, respectively. A translocation between wheat and jointed goatgrass chromosomes was also detected in an individual with 30 chromosomes. In pollen mother cells with meiotic configuration of 14 II + 2 I, the two univalents were identified as being retained from the A or B genome of wheat. By using Ae. markgrafii DNA (CC genome) as a probe and wheat DNA (AABBDD genome) as blocking DNA, 14 C-genome chromosomes were visualized in all BC₂S₂ individuals. The GISH procedure provides a powerful tool to detect the A or B-genome chromatin in a jointed goatgrass background, making it possible to assess the risk of transfer of herbicide resistance genes located on the A or B genome of wheat to jointed goatgrass.

Key words: Triticum aestivum L., Aegilops cylindrica Host, GISH, biological risk.

Résumé : Le blé et l'Aegilops cylindrica peuvent s'hybrider et leur progéniture backcross fertile compte fréquemment des chromosomes ou des segments de chromosomes additionnels provenant vraisemblablement du blé. Ceci soulève la possibilité qu'un gène conférant la résistance à un herbicide puisse être transmis du blé à l'Ae. cylindrica. L'hybridation génomique in situ (GISH) a été employée afin de déterminer l'origine de ces chromosomes surnuméraires. En utilisant l'ADN du T. durum (génome AABB) comme sonde et l'ADN de l'Ae. cylindrica (génome CCDD) comme agent de blocage, un, deux ou trois chromosomes des génomes A ou B ont été observés chez trois individus BC₂S₂ possédant, respectivement, 2n = 29, 30 ou 31 chromosomes. Une translocation entre les chromosomes du blé et de l'Ae. cylindrica a également été détectée chez un individu ayant 30 chromosomes. Chez les méiocytes mâles ayant une configuration 14 II + 2 I, les deux univalents ont été identifiés comme appartenant au génome A ou B du blé. En utilisant l'ADN de l'Ae. markgrafii (génome CC) comme sonde et l'ADN du blé (génome AABBDD) comme agent de blocage, 14 chromosomes du génome C ont été observés chez tous les individus BC₂S₂. La technique GISH s'avère ainsi un outil puissant pour détecter la chromatine des génomes A ou B chez l'Ae. cylindrica et cela rend possible d'évaluer le risque que se produise le transfert, du blé à l'Ae. cylindrica, de gènes conférant la résistance à un herbicide si ceux-ci étaient situés sur un chromosome des génomes A ou B du blé.

Mots clés : Triticum aestivum L., Aegilops cylindrica Host, GISH, risque biologique.

[Traduit par la Rédaction]