Advances in the cytogenetics of Annonaceae, the case of Annona cherimola L

Annonaceae represent the largest extant family among the early divergent angiosperms. Despite the long-standing interest in its evolutionary and taxonomic aspects, cytogenetic studies on this family remain extremely few even on economically important species. With this study, we realized a detailed characterization of the chromosomes of Annona cherimola (2n = 14) by a combination of in situ hybridization techniques, fluorochrome banding, and karyomorphological analysis. FISH revealed that 45S and 5S rDNA sites are co-localized in correspondence to the secondary constrictions of the SAT-chromosome pair. Some hypotheses on the organization of the linked 45S and 5S rDNA repeats have been made. FISH with Arabidopsis-type telomeric arrays demonstrated that the A. cherimola telomeres are constituted by TTTAGGG sequences and that they are exclusively localized at the extremities of chromosomes. An insight into the chromosome structure of A. cherimola was obtained by the self-GISH procedure which revealed highly repeated DNA sequences localized in the centromeric regions of all chromosomes. The correspondence of s-GISH signals with DAPI banding suggests that these sequences are the principal component of the centromeric heterochromatin of this species. The karyotype of A. cherimola here described is proposed as the basic reference karyotype for successive investigations in Annonaceae. Key words: Annona cherimola, karyotyping, FISH, GISH, telomeres, ribosomal genes, repetitive DNA. Résumé: Les Annonacées constituent la plus grande famille existante parmi les angiospermes primitives. En dépit d'un intérêt de longue date portant sur les aspects évolutifs et taxonomiques, les études cytogénétiques au sein de cette famille sont très peu nombreuses, même chez les espèces d'importance économique. Dans ce travail, les auteurs ont réalisé une caractérisation détaillée des chromosomes chez l'Annona cherimola (2n = 14) en combinant diverses approches d'hybridation in situ, de coloration des bandes à l'aide de fluorochromes et une analyse caryo-morphologique. Les analyses FISH ont révélé que les sites d'ADNr 45S et 5S co-localisent avec les sites de constriction secondaire chez la paire de chromosomes SAT. Certaines hypothèses sur l'organisation des répétitions liées d'ADNr 45S et 5S ont été formulées. Les analyses FISH au moyen des répétitions télomériques du type retrouvé chez Arabidopsis ont permis de démontrer que les télomères de l'A. cherimola sont constitués de séquences TTTAGGG et que ces séquences sont uniquement présentes aux extrémités des chromosomes. Un aperçu de la structure des chromosomes chez l'A. cherimola a été obtenu au moyen d'une approche auto-GISH, laquelle a révélé que des séquences très fortement répétées sont localisées au sein des régions centromériques de tous les chromosomes. La proche correspondance entre les signaux s-GISH et les bandes colorées au DAPI suggère que ces séquences constituent la principale composante de l'hétérochromatine chez cette espèce. Les auteurs proposent le caryotype de l'A. cherimola décrit dans ce travail comme caryotype de référence de base pour les futures investigations chez les Annonacées. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : Annona cherimola, caryotypage, FISH, GISH, télomères, gènes ribosomiques, ADN répété.
Introduction The Annonaceae are a pantropical family of flowering trees, shrubs, and lianas, predominantly growing in tropical and subtropical ecosystems where they play an important ecological role in terms of [...]