High copy sequences reveal the unique composition and evolution of the rye B chromosome

Abstract

B Chromosomen (Bs) sind überzählige Chromosomen, die zwischen Individuen einer Spezies in ihrer Anzahl variieren können. Da die Bs entbehrlich sind und ihre Vererbung unabhängig von den Mendelschen Gesetzen ist, darf man annehmen, dass ihre Evolution einen anderen Weg beschreitet als die der A Chromosomen (As). Dies ist auch ersichtlich in der Zusammensetzung ihrer repetitiven DNA. Wir geben Einsicht in die Zusammensetzung und Verteilung von stark amplifizierten Sequenzen auf dem B von Roggen (Secale cereale L.). Die auf dieser Arbeit beruhende zytologische Karte des Roggen-Bs liefert ein nützliches Werkzeug für zukünftige Studien zu diesem rätselhaften Chromosomentyp. Unter anderem haben wir die Möglichkeit etabliert, das B während der Interphase zu markieren. Unsere Erkenntnisse heben die Unterschiede zwischen A und B Chromosomen hervor. Obwohl Bs ursprünglich von As abstammen, haben sie seither einen eigenen Evolutionsweg eingeschlagen und sind daher ein wertvolles Werkzeug zur Erforschung der Chromosomenevolution.

B chromosomes (Bs) are supernumerary chromosomes that vary in number between individuals of the same species. Because of the dispensable nature of the Bs and their non-Mendelian inheritance, one might assume the B followed a different evolutionary pathway than the A chromosomes (As). This is reflected by differences in their highcopy DNA constitution. We provide a deep insight into the composition and distribution of rye (Secale cereale) B-located high-copy sequences. This work provides a cytogenetic map of the rye B chromosome. This map may serve as a tool for further research on this enigmatic chromosome type. We established the possibility to reliably identify Bs during interphase. Our findings highlight the differences between A and B chromosomes. Although Bs originated in As, they have taken a separate evolutionary pathway and are an invaluable research tool for studies on chromosome evolution.