マメ科サビ属5野生種の比較分子細胞遺伝学的特徴付け

Comparative molecular cytogenetic characterization of five wild species (Fabaceae).

• Chao-Wen She
• Ying Mao
• Xiang-Hui Jiang
• Chun-Ping He

抄録

サビ（Savi, 1824）属の核型変異に関する知見を広げるために、5つの野生種のrRNA遺伝子の染色体組織とフルオロクロームバンディングパターンを調べた。PI（ヨウ化プロピジウム）とDAPI（4',6-diamidino-2-phenylindole）（CPD）染色と5Sと45SのrDNAプローブを用いた蛍光ハイブリダイゼーション（FISH）を順次併用して、(Jacquin, 1771) Bentham, 1959, (Linnaeus, 1753) A. Richard, 1845, (Rox) Savi, 1824の核型を解析した。Richard, 1845, (Roxburgh, 1832) Ohwi & H. Ohashi, 1969, (Linnaeus, 1753) Verdcourt, 1968, および (Linnaeus, 1753) Verdcourt,1970の核型を解析した。さらなる系統解析のために、(Thunberg, 1794) Ohwi & H.Ohashi, 1969のゲノムDNAと野生種5種の染色体とのゲノムハイブリダイゼーション(GISH)を行った。染色体測定、フルオロクロームバンド、rDNA-FISHシグナルを用いて、初めて詳細な核型を確立した。すべての種は染色体番号2n=2x=22であり、染色体はメタセントリックのみ、またはメタセントリックとサブメタセントリックの染色体からなる対称的な核型であった。CPD染色の結果、分析した5種ではすべての45S rDNA部位、(周セントロメリックGCに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックGCに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックGCに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックGCに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックGCに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)、(周セントロメリックATに富むヘテロクロマチン)が明らかになりました。本研究対象種の核型は、核型パラメータ、フルオロクロームバンドとrDNA部位のパターンから明確に区別でき、5種間での高い種間変異が明らかになった。また、ゲノムDNAプローブは、本種の近位領域とセントロメリック領域のすべてで弱いシグナルを示し、進化の過程で5種間で明確なゲノム分化が起こったことを示した。現在および過去の分子細胞遺伝学的データをもとに、5種の野生種とその近縁種である栽培種との系統的な関係を議論した。

To extend our knowledge on karyotype variation of the genus Savi, 1824, the chromosomal organization of rRNA genes and fluorochrome banding patterns of five wild species were studied. Sequential combined PI (propidium iodide) and DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) (CPD) staining and fluorescence hybridization (FISH) with 5S and 45S rDNA probes were used to analyze the karyotypes of (Jacquin, 1771) Bentham, 1959, (Linnaeus, 1753) A. Richard, 1845, (Roxburgh, 1832) Ohwi & H. Ohashi, 1969, (Linnaeus, 1753) Verdcourt, 1968, and (Linnaeus, 1753) Verdcourt,1970. For further phylogenetic analysis, genomic hybridization (GISH) with the genomic DNA of (Thunberg, 1794) Ohwi & H.Ohashi, 1969 onto the chromosomes of five wild species was also performed. Detailed karyotypes were established for the first time using chromosome measurements, fluorochrome bands, and rDNA-FISH signals. All species had chromosome number 2n = 2x = 22, and symmetrical karyotypes that composed of only metacentric or metacentric and submetacentric chromosomes. CPD staining revealed all 45S rDNA sites in the five species analyzed, (peri)centromeric GC-rich heterochromatin in , and , interstitial GC-rich and pericentromeric AT-rich heterochromatin in . rDNA-FISH revealed two 5S loci in and one 5S locus in the other four species; one 45S locus in and , two 45S loci in and , and five 45S loci in . The karyotypes of the studied species could be clearly distinguished by the karyotypic parameters, and the patterns of the fluorochrome bands and the rDNA sites, which revealed high interspecific variation among the five species. The genomic DNA probe produced weak signals in all proximal regions of and all (peri)centromeric regions of . The combined data demonstrate that distinct genome differentiation has occurred among the five species during evolution. The phylogenetic relationships between the five wild species and related cultivated species of are discussed based on our present and previous molecular cytogenetic data.

Chao-Wen She, Ying Mao, Xiang-Hui Jiang, Chun-Ping He.