Polyploid formation in cotton is not accompanied by rapid genomic changes

Recent work has demonstrated that allopolyploid speciation in plants may be associated with non-Mendelian genomic changes in the early generations following polyploid synthesis. To address the question of whether rapid genomic changes also occur in allopolyploid cotton (Gossypium) species, amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis was performed to evaluate nine sets of newly synthesized allotetraploid and allohexaploid plants, their parents, and the selfed progeny from colchicine-doubled synthetics. Using both methylation-sensitive and methylation- insensitive enzymes, the extent of fragment additivity in newly combined genomes was ascertained for a total of ap- proximately 22 000 genomic loci. Fragment additivity was observed in nearly all cases, with the few exceptions most likely reflecting parental heterozygosity or experimental error. In addition, genomic Southern analysis on six sets of synthetic allopolyploids probed with five retrotransposons also revealed complete additivity. Because no alterations were observed using methylation-sensitive isoschizomers, epigenetic changes following polyploid synthesis were also mini - mal. These indications of genomic additivity and epigenetic stasis during allopolyploid formation provide a contrast to recent evidence from several model plant allopolyploids, most notably wheat and Brassica, where rapid and unex- plained genomic changes have been reported. In addition, the data contrast with evidence from repetitive DNAs in Gossypium, some of which are subject to non-Mendelian molecular evolutionary phenomena in extant polyploids. These contrasts indicate polyploid speciation in plants is accompanied by a diverse array of molecular evolutionary phenomena, which will vary among both genomic constituents and taxa. Resume : De recents travaux ont demontre que la speciation via l'allopolyploidisation chez les plantes s'accompagne parfois de changements genomiques non-mendeliens au cours des premieres generations. Afin de determiner si des changements genomiques rapides surviennent chez des especes allopolyploides du cotonnier (Gossypium), une analyse AFLP (polymorphisme de longueur des fragments amplifies) a ete faite pour evaluer neuf jeux d'hybrides synthetiques allotetraploides ou allohexaploides, leurs parents et la progeniture obtenue par autofecondation suite au doublement chromosomique induit par la colchicine. A l'aide d'enzymes sensibles ou insensibles a la methylation, le degre d'additivite des fragments a ete evalue chez les genomes nouvellement combines pour environ 22 000 locus genomi- ques. L'additivite des fragments a ete observee dans presque tous les cas et les quelques rares exceptions refletaient vraisemblablement une heterozygotie parentale ou une erreur experimentale. De plus, des analyses Southern sur six jeux d'allopolyploides examines a l'aide de sondes constituees de retrotransposons ont egalement revele une complete additivite. Comme aucune alteration n'a ete observee a l'aide des isoschizomeres sensibles a la methylation, les chan - gements epigenetiques decoulant de la synthese des polyploides sont egalement peu nombreux. Ces evidences d'additivite genomique et de stabilite epigenetique lors de l'allopolyploidisation contrastent avec les resultats recents chez plusieurs especes modeles vegetales, notamment le ble et Brassica. Chez ces dernieres, des changements rapides et inexpliques ont ete rapportes. De plus, les donnees presentees contrastent avec celles obtenues avec des ADN repetes chez le Gossypium dont certains sont sujets a des phenomenes d'evolution moleculaire non-mendelienne chez les poly- ploides existants. Ces differences montrent que la speciation via allopolyploidisation chez les plantes s'accompagne de divers phenomenes evolutifs moleculaires, lesquels peuvent varier parmi les composantes genomiques et les taxons. Mots cles : polyploidie, evolution genomique, cotonnier, Gossypium, AFLP. (Traduit par la Redaction) Liu et al. 330