Wolf Prize in Agriculture (1157 Pages)



Yüklə 8,39 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə412/421
tarix14.12.2017
ölçüsü8,39 Mb.
#15974
1   ...   408   409   410   411   412   413   414   415   ...   421

960

Wolf Prize in Agriculture

209. Rines, H.W., R.L. Phillips, R.G. Kynast, R.J. Okagaki, W.E. Odland, A.O. Stec,

M.S. Jacobs, and S.R. Granath. 2005. Maize chromosome additions and

radiation hybrids in oat and their use in dissecting the maize genome. In: In

the wake of the double helix: from the green revolution to the gene revolution.

Eds. Tuberosa, R., R.L. Phillips, and M. Gale, Avenue Media, Bologna, Italy,

pp. 427-442.

210. Tuberosa, R., R.L. Phillips, and M. Gale. (Eds.) 2005. In the wake of  the

double helix: From the green revolution to the gene revolution. Avenue Media,

Bologna, Italy. 772 pp. CD produced in 2006.

211. Rines, H.W., S.J. Molnar, N.A. Tinker, and R.L. Phillips. 2006. Oat. In: Kole, C.

(ed.). Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants: Cereals and Millets

Vol. 1. Springer, Inc., NY, USA. pp. 211-242.

212. Phillips, R.L. 2006. Genetic tools from nature and the nature of genetic

tools. In: CSSA Golden Anniversary Symposium. Ed. C. Stuber. Crop Sci.

46:2245-2252.

213. Phillips, R.L., W.E. Odland, and A.L. Kahler. 2007. Rice as a reference genome

and more. In: 5

th

 Intl. Rice Genetics Symp., Eds. D.S. Brar, D. Mackill, and



B. Hardy. pp. 3-15.

214. Phillips, R.L., and H.W. Rines. 2008. Genetic analyses with oat maize addition

and radiation hybrid lines. In: The Maize Handbook: Domestication, Genetics,

and Genome, Eds. J.L. Bennetzen and S.C. Hake, Springer-Life Sciences, New

York, NY (in press).

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

960



Ronald L. Phillips

961


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

961



962

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

962



Ronald L. Phillips

963


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

963



964

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

964



Ronald L. Phillips

965


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

965



966

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

966



Ronald L. Phillips

967


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

967



968

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

968



Ronald L. Phillips

969


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

969



970

Wolf Prize in Agriculture

Copyright (1985) National Academy of Sciences, USA.

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

970



Ronald L. Phillips

971


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

971



972

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

972



Ronald L. Phillips

973


38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

973



974

Wolf Prize in Agriculture

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

974



Ronald L. Phillips

975


Proc. Natl. Acad. Sci. USA

Vol. 94, pp. 3524–3529, April 1997

Agricultural Sciences

Oat–maize chromosome addition lines: A new system for mapping

the maize genome

(corn

͞chromosome-specific͞cosmid library͞repetitive DNA͞cloning)

E

VGUENI


V. A

NANIEV


*, O

SCAR


R

IERA


-L

IZARAZU


*, H

OWARD


W. R

INES


*

,



AND

R

ONALD



L. P

HILLIPS


*

*Department of Agronomy and Plant Genetics and Plant Molecular Genetics Institute, University of Minnesota, 1991 Upper Buford Circle, St. Paul, MN 55108;



and

Plant Sciences Research Unit, U.S. Department of Agriculture–Agricultural Research Service, St. Paul, MN 55108



Contributed by Ronald L. Phillips, February 10, 1997

ABSTRACT

Novel plants with individual maize chromo-

somes added to a complete oat genome have been recovered via

embryo rescue from oat (

Avena sativa L., 2؍ 6x ؍ 42) ؋

maize (

Zea mays L., 2؍ 20) crosses. An oat–maize disomic

addition line possessing 21 pairs of oat chromosomes and one

maize chromosome 9 pair was used to construct a cosmid

library. A multiprobe (mixture of labeled fragments used as a

probe) of highly repetitive maize-specific sequences was used

to selectively isolate cosmid clones containing maize genomic

DNA. Hybridization of individual maize cosmid clones or their

subcloned fragments to maize and oat genomic DNA revealed

that most high, middle, or low copy number DNA sequences

are maize-specific. Such DNA markers allow the identification

of maize genomic DNA in an oat genomic background. Chi-

meric cosmid clones were not found; apparently, significant

exchanges of genetic material had not occurred between the

maize-addition chromosome and the oat genome in these novel

plants or in the cloning process. About 95% of clones selected

at random from a maize genomic cosmid library could be

detected by the multiprobe. The ability to selectively detect

maize sequences in an oat background enables us to consider

oat as a host for the cloning of specific maize chromosomes or

maize chromosome segments. Introgressing maize chromo-

some segments into the oat genome via irradiation should

allow the construction of a library of overlapping fragments

for each maize chromosome to be used for developing a

physical map of the maize genome.

Chromosome addition lines of different plant species (1–5)

have been generated to introgress valuable genes from wild or

cultivated relatives into host plant species. Alien chromosome

additions have been used for gene mapping (2, 6, 7) and serve

as an enriched source of markers for positional cloning and

constructing physical maps of specific chromosomes. The

discovery of maize-chromosome retention in oat ‘‘haploids’’

after oat

ϫ maize crosses and the recovery of stable maize

chromosome-addition oat lines (8, 9) should allow the devel-

opment of a system of chromosome analysis similar to that

available in mammalian hybrid-cell systems (10–12). Such a

system may be used for gene assignment, isolation of chromo-

some-specific probes (13), flow sorting (14) and microdissec-

tion of chromosomes (15), development of chromosome-

specific ‘‘paints’’ of fluorochrome-labeled DNA fragments

(16–18), physical mapping, and selective isolation and map-

ping of cDNAs of a particular chromosome (19, 20).

In this paper we describe an approach for isolating clones

containing large-fragment maize DNA of a single-chromo-

some origin from the oat–maize chromosome addition lines

that will assist in the construction of physical maps for maize

chromosomes. The approach is based on cloning genomic

DNA of an oat–maize chromosome-addition line in an appro-

priate vector and subsequent use of maize-specific dispersed

repetitive DNA sequences as detection probes to isolate clones

carrying maize genomic DNA. Such an approach was success-

fully applied to the isolation of human-specific DNA fragments

in cosmid libraries constructed from DNA of human-rodent

hybrid cell lines carrying individual human chromosomes. In

those experiments the probes included Alu-repeats (21), a

Cot1 DNA fraction (22), or labeled total human DNA (23).

Plant repetitive sequences that are apparently species-

specific were first isolated from rye (24, 25) and later found in

many other species (26). Comparative studies revealed a strong

correlation between the proportion of species-specific re-

peated families in a genome and phylogenetic relationships

(27, 28). About 90–95% of all randomly tested genomic

repeated sequences from barley were detected in wheat and

rye (27). According to DNA reassociation studies, less-related

species such as maize and wheat have less than 10% nucleotide

sequences in common (28). The success of isolating maize

DNA from oat–maize chromosome-addition lines depends on

how many maize-specific (relative to oat) high-copy-number

dispersed nucleotide sequences are found in the maize ge-

nome. Genome analysis in grasses, including maize and oat,

reveals that a major portion of genomic DNA consists of

families of repetitive sequences dispersed throughout the

genome (26, 29, 30). According to DNA–DNA renaturation

data in maize (28), unique sequences of average length 2,100

bp are interspersed with mid-repetitive sequences. Direct

analysis of sequences adjacent to several maize genes reveals

that these genes are flanked by highly repetitive DNA se-

quences (31). Thus, maize large DNA inserts cloned in an

appropriate vector will likely carry some kind of dispersed

maize-specific nucleotide sequence. A cosmid vector was

chosen for this project because of the high cloning efficiency

and relatively large insertion size. Because the oat genome is

about 11,300 Mb, an added maize chromosome with median

size of about 250 Mb would constitute about 2–4% of the total

nuclear DNA of an oat–maize chromosome addition line.

We found that the major part of the maize genome consists

of nucleotide sequences that do not cross-hybridize to oat

genomic sequences under standard hybridization conditions.

This predominant nonhomology between oat and maize

genomic sequences means that many maize genomic sequences

can be directly used for Southern blot hybridization on DNA

from oat–maize chromosome addition lines to selectively

detect sequences of maize origin. A mixture of highly repetitive

dispersed DNA sequences of maize was used as a maize-

specific multiprobe to screen a cosmid library of the chromo-

some addition line. A group of maize-specific cosmids with

The publication costs of this article were defrayed in part by page charge

payment. This article must therefore be hereby marked ‘‘advertisement’’ in

accordance with 18 U.S.C. §1734 solely to indicate this fact.

Copyright

᭧ 1997 by T

HE

N

ATIONAL



A

CADEMY OF

S

CIENCES OF THE



USA

0027-8424

͞97͞943524-6$2.00͞0

PNAS is available online at http:

͞͞www.pnas.org.

Abbreviation: RFLP, restriction fragment length polymorphism; Mb,

megabase(s).

To whom reprint requests should be addressed.



3524

Copyright (1997) National Academy of Sciences, USA.

38_2006-7 Phillips.p65

06-Mar-09, 7:49 PM

975



Yüklə 8,39 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   408   409   410   411   412   413   414   415   ...   421




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə