Distribution and chromosomal organization of 18S-5.8S-25S and 5S rDNA in Petunia species

Abstract - We have analyzed the interspecific variation of the 5S rDNA spacer by the polymerase chain reaction in seven Petunia species. The species studied could be separated into two groups with regard to the size of the amplified 5S rDNA variants: one group, with a 460-bp repeat unit, including P linearis (2n = 18) and P integrifolia (2n = 14) and the second group, with a 350-bp repeat unit, including all the other wild species (2n = 14) studied and the P hybrida lines. The amplified fragments have been cloned, and used in FISH experiments to determine the number and the location of the 5S rDNA units. The chromosomal organization of the 5S rDNA enabled us to distinguish a group of coloured flowered species with one locus adjacent to the major 18S-5.8S-25S rDNA locus on chromosome II, and a group of white flowered species with an additional locus in the centromeric region of a metacentric chromosome (IV/VII). FISH analysis also revealed four hybridization sites of 18S-5.8S-25S rDNA in the majority of the Petunia species studied. Only P linearis and P parviflora (2n = 18) showed two hybridization sites. The four sites of 18S-5.85-25S rDNA are transcriptionally active as shown by their expression pattern in interphase nuclei. Our FISH results combined with PCR amplification and RFLP studies of the rDNA clusters give a new insight into the phylogenetic relationships between wild species and the P hybrida lines.

Résumé - Distribution et organisation chromosomique des gènes ribosomiques 18S-5.8S-25S et 5S chez Petunia. Nous avons analysé la variation interspécifique de l'espaceur 5S ADNr par la tehnique d'amplification génique (PCR) dans sept espèces de Petunia. Les espèce étudiées peuvent être séparées en deux groupes suivant la taille des variants 5S ADNr amplifiés : un groupe avec une unité de répétition de 460 pb comprenant P linearis (2 n = 18) et P integrifolia (2 n = 14), et un deuxième groupe avec une unité de répétition de 350 pb comprenant toutes les autres espèces sauvages (2 n = 14) étudiées et les lignées de P hybrida. Les fragments amplifiés ont été clonés et ont servi de sondes pour l'hybridation in situ fluorescente afin de déterminer le nombre et la localisation des unités 5S. L'organisation chromosomique du 5S ADNr nous a permis de distinguer un groupe d'espèces à fleurs colorées avec un locus adjacent au locus majeur 18S-5.8S-25S ADNr du chromosome II et un groupe d'espèces à fleurs blanches avec un locus supplémentaire situé dans la région centromérique d'un chromosome métacentrique (IV/VII). L'hybridation in situ fluorescente a également révélé quatre sites d'hybridation pour le 18S-5.8S-25S ADNr dans la majorité des espèces de Petunia étudiées. Seuls P linearis et P parviflora (2 n = 18) ont montré deux sites d'hybridation. L'observation des pattern d'expression dans les noyaux interphasiques nous a permis de montrer que les quatre sites d'ADNr18S-5.8S-25S sont en activité de transcription. Les résultats obtenus en hybridation in situ fluorescente ainsi que les amplifications par PCR et les études RFLP des ADNr nous ont conduits à une nouvelle approche des relations phylogéniques entre les espèces sauvages et les lignées de P hybrida.