Andrew H. Lloyd, Johann Joets, Martin Crespi, Philippe Brabant, Marion Tapie, Marie-Pierre Jacquemot, Eric Jenczewski, Karine Alix, Agnès Rousselet, Matthieu Falque, Anne-Marie Chèvre, Christine Lelandais, Mamoudou Diop, Gilles Lassalle, Paulina Martinez Palacios, Carine Remoue, Génétique Quantitative et Evolution - Le Moulon (Génétique Végétale) (GQE-Le Moulon), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AgroParisTech-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Écologie et santé des écosystèmes (ESE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), AGROCAMPUS OUEST-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403)), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut Fédératif de Recherche, Direction Scientifique of AgroParisTech, AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), AGROCAMPUS OUEST, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Allopolyploidy, combining interspecific hybridization with whole genome duplication, has had significant impact on plant evolution. Its evolutionary success is related to the rapid and profound genome reorganizations that allow neoallopolyploids to form and adapt. Nevertheless, how neoallopolyploid genomes adapt to regulate their expression remains poorly understood. The hypothesis of a major role for small noncoding RNAs (sRNAs) in mediating the transcriptional response of neoallopolyploid genomes has progressively emerged. Generally, 21-nt sRNAs mediate posttranscriptional gene silencing by mRNA cleavage, whereas 24-nt sRNAs repress transcription (transcriptional gene silencing) through epigenetic modifications. Here, we characterize the global response of sRNAs to allopolyploidy in Brassica, using three independently resynthesized Brassica napus allotetraploids originating from crosses between diploid Brassica oleracea and Brassica rapa accessions, surveyed at two different generations in comparison with their diploid progenitors. Our results suggest an immediate but transient response of specific sRNA populations to allopolyploidy. These sRNA populations mainly target noncoding components of the genome but also target the transcriptional regulation of genes involved in response to stresses and in metabolism; this suggests a broad role in adapting to allopolyploidy. We finally identify the early accumulation of both 21- and 24-nt sRNAs involved in regulating the same targets, supporting a posttranscriptional gene silencing to transcriptional gene silencing shift at the first stages of the neoallopolyploid formation. We propose that reorganization of sRNA production is an early response to allopolyploidy in order to control the transcriptional reactivation of various noncoding elements and stress-related genes, thus ensuring genome stability during the first steps of neoallopolyploid formation.