Size matters in Triticeae polyploids: larger genomes have higher remodeling

Polyploidization is one of the major driving forces in plant evolution and is extremely relevant to speciation and diversity creation. Polyploidization leads to a myriad of genetic and epigenetic alterations that ultimately generate plants and species with increased genome plasticity. Polyploids are the result of the fusion of two or more genomes into the same nucleus and can be classified as allopolyploids (different genomes) or autopolyploids (same genome). Triticeae synthetic allopolyploid species are excellent models to study polyploids evolution, particularly the wheat-rye hybrid triticale, which includes various ploidy levels and genome combinations. In this review, we reanalyze data concerning genomic analysis of octoploid and hexaploid triticale and different synthetic wheat hybrids, in comparison with other polyploid species. This analysis reveals high levels of genomic restructuring events in triticale and wheat hybrids, namely major parental band disappearance and the appearance of novel bands. Furthermore, the data shows that restructuring depends on parental genomes, ploidy level, and sequence type (repetitive, low copy, and (or) coding); is markedly different after wide hybridization or genome doubling; and affects preferentially the larger parental genome. The shared role of genetic and epigenetic modifications in parental genome size homogenization, diploidization establishment, and stabilization of polyploid species is discussed. Key words: genome restructuring, Triticeae, synthetic hybrids, polyploids. La polyploidisation est l'une des forces motrices les plus importantes de l'evolution chez les plantes et joue un role important dans la speciation et la creation de diversite. Elle mene a un ensemble d'alterations genetiques et epigenetiques qui generent ultimement des plantes et des especes avec une plasticite genomique accrue. Les polyploides resultent de la fusion de deux genomes ou plus au sein d'un meme noyau et sont classifies en allopolyploides (des genomes differents) et autopolyploides (le meme genome). Les allopolyploides synthetiques chez les Triticees constituent d'excellents modeles pour etudier l'evolution des polyploides. Cela est particulierement le cas pour le triticale, un hybride entre le ble et le seigle, lequel presente divers niveaux de ploidie et combinaisons genomiques. Dans cette synthese, les auteurs reexaminent les donnees portant sur l'analyse genomique de triticales hexaploides et octoploides, ainsi que differents bles hybrides synthetiques, en les comparant a d'autres especes polyploides. Cette analyse revele d'importants changements dans la structure des genomes chez le triticale et les bles hybrides dont : la disparition de bandes parentales majeures et l'apparition de nouvelles bandes. De plus, les donnees montrent que ces rearrangements structuraux dependent des genomes parentaux, du niveau de ploidie et du type de sequence (repetitive, a faible nombre de copies et codante/non-codante). Ils different de facon importante selon qu'ils suivent un croisement interspecitique ou un doublement chromosomique et ils touchent de maniere preferentielle le genome parental le plus grand. Les auteurs discutent des roles partages que jouent les changements genetiques et epigenetiques dans l'homogeneisation de la taille des genomes parentaux ainsi que dans l'etablissement et la stabilisation des especes polyploides Mots-cles : restructuration des genomes, Triticees, hybrides synthetiques, polyploides. [Traduit par la Redaction]
Introduction Polyploidy is a major mode of evolution in plants, which involves two or more genomes being joined into the same nucleus. It has been estimated that 30%-70% of plant [...]