Genome size and repetitive sequences are driven by artificial selection on the length of the vegetative cycle in maize landraces from Northeastern Argentina

Abstract

Variation in genome size and knob heterochromatin content was explored in relationship to altitudinal cline and length of the vegetative cycle in northern Argentina, USA and Mexico landraces. It was considering that the decrease in DNA and heterochromatin content could be an adaptation to a shorter growing season and the result of artificial selection by man. Guaraní landraces from Northeastern Argentina (NEA) show similar variation in genome size (3.81pg to 7.56pg) and knob heterochromatin content than maize growing across an altitudinal cline. The present analysis offers an overview of the genetic variability of NEA maize to explain why Guaraní landraces and those along an altitudinal cline share this similar variation. Karyotype and flow cytometry data were employed. The DNA content of Guaraní landraces which lacking B chromosomes, showed no significant relationship with knob heterochromatin, suggesting differences in the amount of interspersed DNA. A significant positive relationship was found between the length of the vegetative cycle and both number and percentage of knob heterochromatin. No significant correlation was found between genome size and vegetative cycle. All these results allow us to conclude that the variation in heterochromatin content among Guaraní maize is driven by the selection of farmers for flowering time.

La variación observada en el tamaño del genoma y el contenido de heterocromatina knob en relación con el cline altitudinal y la duración del ciclo vegetativo en razas de maíz nativas del norte de Argentina, Estados Unidos y México, permitió considerar que la disminución del contenido de ADN y heterocromatina se debería a una adaptación a temporadas cortas de crecimiento y al resultado de selección artificial por parte del hombre. Las razas Guaraníes nativas del noreste de Argentina (NEA), cultivadas a bajas altitudes y sin cromosomas B, muestran una variación similar en el tamaño del genoma (3.81 pg a 7.56 pg) y el contenido de heterocromatina knob a aquellos maíces que crecen a lo largo de un cline altitudinal. El presente análisis ofrece una visión general de la variabilidad genética del maíz del NEA y trata de responder por qué estas razas Guaraníes y los maíces que crecen en un cline altitudinal presentan la variación mencionada. Se emplearon datos de cariotipo y citometría de flujo. El contenido de ADN de las razas Guaraníes no mostró correlación significativa con la heterocromatina knob, lo que sugiere diferencias en el contenido de ADN repetitivo disperso. Se encontró una correlación positiva significativa entre la duración del ciclo vegetativo tanto con el número como con el porcentaje de heterocromatina knob. No se encontró una relación significativa entre el tamaño del genoma y el ciclo vegetativo. Estos resultados nos permiten concluir que la variación en el contenido de heterocromatina entre los maíces Guaraníes estaría impulsada por la selección del tiempo de floración realizada por los agricultores.