Genomic instability in Solanum tuberosum x Solanum kurtzianum interspecific hybrids

Abstract

The use of interspecific crosses in breeding is an important strategy in improving the genetic base of the modern cultivated potato, Solanum tuberosum L. Until now, it has normally been interspecific Solanum hybrids that have been morphologically and cytologically characterized. However, little is known about the genomic changes that may occur in the hybrid nucleus owing to the combination of genomes of different origin. We have observed novel AFLP bands in Solanum tuberosum x Solanum kurtzianum diploid hybrids; 40 novel fragments were detected out of 138 AFLP fragments analyzed. No cytological abnormalities were observed in the hybrids; however, we found DNA methylation changes that could be the cause of the observed genomic instabilities. Of 277 MSAP fragments analyzed, 14% showed methylation patterns that differed between the parental species and the hybrids. We also observed frequent methylation changes in the BC1 progeny. Variation patterns among F1 and BC 1 plants suggest that some methylation changes occurred at random. The changes observed may have implications for potato breeding as an additional source of variability.

Le recours aux croisements interspécifiques constitue une importante stratégique en amélioration génétique pour accroître la diversité génétique chez la pomme de terre cultivée moderne, Solanum tuberosum L. Habituellement, les hybrides interspécifiques chez le genre Solanum ont été caractérisés sur les plans morphologique et cytologique. Cependant, nous en savons peu au sujet des changements génomiques qui pourraient se produire dans le noyau hybride en raison de la combinaison de génomes de diverses origines. Les auteurs ont observé de nouvelles bandes AFLP chez des hybrides diploïdes Solanum tuberosum × Solanum kurtzianum. Sur un total de 138 fragments AFLP, 40 produits nouveaux ont été détectés. Aucune anomalie cytologique a été observée chez les hybrides alors que des changements au niveau de la méthylation de l’ADN ont été observés et pourraient s’avérer la cause des instabilités génomiques observées. De 277 fragments MSAP, 14 % ont montré une méthylation différente entre les parents et les hybrides. Les auteurs ont aussi fréquemment observé des changements de méthylation au sein des progénitures BC1. La variation observée au sein des plantes F1 et BC1 suggère qu’une partie des changements de méthylation seraient survenus au hasard. Les changements observés pourraient avoir des implications pour la sélection en constituant une source additionnelle de variabilité.