An 82 bp tandem repeat family typical of 3' non-coding end of Gypsy/TAT LTR retrotransposons is conserved in Coffea spp. pericentromeres

Introduction Advances in plant genome sequencing have improved our understanding of DNA sequence organisation, distribution, and expression on chromosomes (Heng et al. 2018). DNA probes specific for fluorescence in situ [...]
Coffea spp. chromosomes are very small and accumulate a variety of repetitive DNA families around the centromeres. However, the proximal regions of Coffea chromosomes remain poorly understood, especially regarding the nature and organisation of the sequences. Taking advantage of the genome sequences of C. arabica (2n = 44), C. canephora, and C. eugenioides (C. arabica progenitors with 2n = 22) and good coverage genome sequencing of dozens of other wild Coffea spp., repetitive DNA sequences were identified, and the genomes were compared to decipher particularities of pericentromeric structures. The searches revealed a short tandem repeat (82 bp length) typical of Gypsy/TAT LTR retrotransposons, named Coffea_sat11. This repeat organises clusters with fragments of other transposable elements, comprising regions of non-coding RNA production. Cytogenomic analyses showed that Coffea_sat11 extends from the pericentromeres towards the middle of the chromosomal arms. This arrangement was observed in the allotetraploid C. arabica chromosomes, as well as in its progenitors. This study improves our understanding of the role of the Gypsy/TAT LTR retrotransposon lineage in the organisation of Coffea pericentromeres, as well as the conservation of Coffea_sat11 within the genus. The relationships between fragments of other transposable elements and the functional aspects of these sequences on the pericentromere chromatin were also evaluated. Highlights: A scattered short tandem repeat, typical of Gypsy/TAT LTR retrotransposons, associated with several fragments of other transposable elements, accumulates in the pericentromeres of Coffea chromosomes. This arrangement is preserved in all clades of the genus and appears to have a strong regulatory role in the organisation of chromatin around centromeres. Key words: centromeric retrotransposons, chromocentres, Coffea genomes, FISH, Gypsy LTR retrotransposons. Les chromosomes des espèces du genre Coffea sont très petits et présentent une accumulation de familles d'ADN répétitif autour des centromères. Les régions proximales des chromosomes du genre Coffea demeurent mal caractérisées, particulièrement en ce qui regarde la nature et l'organisation des séquences. En s'appuyant sur les séquences des génomes du C. arabica (2n = 44), du C. canephora et du C. eugenioides (les espèces ancestrales du C. arabica, chacune à 2n = 22), ainsi que du séquençage de profondeur adéquate pour des douzaines d'autres espèces sauvages au sein du genre Coffea, les séquences répétitives ont été identifiées et les génomes ont été comparés pour décoder les particularités des structures péricentromériques. Ces investigations ont révélé une courte séquence répétée en tandem (longue de 82 pb) qui est typique des rétrotransposons à LTR de type Gypsy/TAT et qui a été nommée Coffea_sat11. Cette séquence répétée est organisée en amas incluant des fragments d'autres éléments transposables, lesquels constituent des régions produisant des ARN non-codants. Des analyses cytogénétiques ont montré que Coffea_sat11 s'étend des régions péricentromériques jusqu'au milieu des bras chromosomiques. Cette disposition est observée tant au sein des chromosomes allotétraploïdes du C. arabica que chez ses ancêtres. La présente étude contribue à la compréhension du rôle de la lignée des rétrotransposons à LTR Gypsy/TAT dans l'organisation des régions péricentromériques chez le genre Coffea, ainsi que dans la conservation de Coffea_sat11 au sein du genre. Les relations avec des fragments d'autres éléments transposables et les aspects fonctionnels de ces séquences sur la chromatine péricentromérique sont également évalués. Mots-clés : rétrotransposons centromériques, chromocentres, génomes du genre Coffea, FISH, rétrotransoposons à LTR Gypsy.