Lycoris est une famille qui comprend plusieurs plantes horticoles importantes1. Lycoris aurea (L’Hér.) Herbe. est une plante médicinale traditionnelle chinoise avec une longue histoire. L’analyse phytochimique a montré que Lycoris aurea (L′Her.) L’herbe contient de la galantamine et d’autres alcaloïdes, qui peuvent améliorer la sensibilité à l’acétylcholine et ont le potentiel de traiter la maladie d’Alzheimer en tant qu’inhibiteurs de la cholinestérase2.
Chez les plantes supérieures, l’analyse du caryotype est cruciale pour l’intégration des cartes génétiques et physiques, avec des implications pratiques importantes pour la biologie végétale. Cette analyse permet de caractériser le génome au niveau chromosomique, de clarifier les relations taxonomiques cellulaires entre les populations, d’identifier les aberrations génétiques et de comprendre les tendances de l’évolution chromosomique 3,4,5. En règle générale, la description d’un caryotype comprend le nombre de chromosomes, les longueurs absolues et relatives des chromosomes, les emplacements de constriction primaire et secondaire, la distribution des fragments hétérochromatiques, le nombre et l’emplacement des sites d’ADNr et d’autres caractéristiques de séquence d’ADN, ainsi que l’asymétrie du caryotype 6,7,8. Parmi les paramètres du caryotype, l’asymétrie est déterminée par des variations de la longueur des chromosomes (asymétrie interchromosomique) et de la position du centromère (asymétrie intrachromosomique). L’asymétrie du caryotype est une caractéristique significative reflétant la morphologie des chromosomes et est largement utilisée dans la taxonomiedes cellules végétales 9,10,11,12.
Souvent, l’absence de marqueurs chromosomiques limite l’analyse du caryotype et entrave l’identification des chromosomes individuels. Ces dernières années, la coloration Giemsa, le rubanage de fluorescence et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH) sont devenus populaires dans l’analyse des chromosomes végétaux. Les méthodes de coloration par fluorescence double, telles que la coloration CMA (chromomycine A3) / DAPI (4, 6-diamino-2-phénylindole) et la coloration PI (iodure de propyle) / DAPI (connue sous le nom de coloration CPD), révèlent des régions hétérochromatiques riches en GC et en AT sur les chromosomes 4,13. Au cours de la métaphase ou du pachytène de la mitose végétale, des séquences d’ADN répétées ou de longs segments d’ADN peuvent générer des signaux spécifiques dans les populations végétales par hybridation FISH 14,15,16.
Les bandes fluorescentes et les signaux FISH fournissent des marqueurs utiles pour l’identification des chromosomes. En mesurant la longueur des chromosomes, en analysant les caractéristiques des bandes de fluorescence et en comparant les différences de signal FISH, il est possible de construire des caryotypes cytogénétiques moléculaires détaillés de différents germoplasmes ou populations de plantes. Ces caryotypes présentent efficacement la morphologie des chromosomes dans divers germoplasmes ou populations, ce qui permet de comparer la distribution de l’hétérochromatine et la localisation des séquences d’ADN et d’encourager d’autres recherches 4,8,17. Les comparaisons de caryotypes cytogénétiques moléculaires peuvent offrir des informations précieuses sur les relations phylogénétiques et l’évolution chromosomique de populations apparentées 8,14,18,19.
Le genre Lycoris , un groupe diversifié et intrigant au sein de la famille des Amaryllis, est connu pour ses bulbes vivaces. Composé d’environ 20 espèces, dont 15 sont endémiques de Chine, il présente une riche biodiversité. Ce genre se trouve exclusivement dans les régions tempérées chaudes et subtropicales de l’Asie de l’Est, y compris le sud-ouest de la Chine, le sud de la Corée et le Japon, avec quelques populations s’étendant au nord de l’Inde et au Népal20. Les premières études cytogénétiques impliquaient principalement le comptage des chromosomes pour établir le nombre de chromosomes de base du genre et pour décrire la morphologie des chromosomes dans des populations spécifiques, en se concentrant principalement sur Lycoris radiata21. Le nombre total de chromosomes observé dans ce genre varie de 12 à 33 ou 44, représentant respectivement les niveaux diploïde, diploïde anormal, triploïde, tétraploïde et aneuploïde. Les numéros de chromosome de base, x, sont 6, 7, 8 et 11.
Lycoris aurea (L’Hér.) Herb, une espèce notable du genre Lycoris , est largement répandu dans toute la Chine22. Il prospère dans des environnements détendus et humides et se reproduit à travers de petits bulbes. Ces bulbes, contenant de la lycorine et de la galantamine, deux composés médicinaux clés, sont utilisés dans la médecine traditionnelle chinoise depuis des siècles. Lycoris aurea captive également les horticulteurs avec ses fleurs rouges frappantes à l’automne et ses feuilles persistantes en hiver. Cependant, la similitude morphologique entre tous les Lycoris aurea étudiés (L’Hér.) Les populations de plantes présentent un défi important pour l’identification chromosomique à l’aide de méthodes cytologiques conventionnelles.
Le clonage de FISH, de fosmides ou de BAC (chromosomes artificiels bactériens) avec des séquences d’ADN répétitives et des sondes oligonucléotidiques sur des chromosomes métaphasiques ou pachydermiques a été utilisé pour l’analyse du caryotype 23,24,25, l’analyse cytogénétique comparative26,27, la construction de cartes cytogénétiques 28,29 et les tests spécifiques aux chromosomes30. Récemment, la technique FISH a été appliquée à l’analyse chromosomique des populations de Lycoris 31. Bien que le nombre de chromosomes et le caryotype varient dans les populations de Lycoris, le nombre total de chromosomes reste constant, avec trois types de base observés : le chromosome centromère central (M-), le chromosome centromère distal (T-) et le chromosome centromère proximal (A-). De plus, diverses formes et tailles de chromosomes sont observées dans les populations naturelles32.
L’hybridation in situ par fluorescence d’ARN (FISH) est utile pour détecter les modifications chromosomiques, telles que la fusion des centromères, l’inversion, l’amplification de gènes et la délétion de fragments. La technologie d’hybridation in situ en fluorescence (RNA-FISH) permet une analyse visuelle à haute résolution des chromosomes afin de détecter et d’identifier de multiples changements complexes, notamment la fusion de régions centrales chromosomiques, la formation de nouvelles structures chromosomiques, l’inversion de régions chromosomiques, l’amplification de gènes ou de fragments de gènes et la perte de séquences génétiques sur des régions chromosomiques spécifiques33. Cinq des 500 clones ont montré de forts signaux FISH sur la région du centromère du chromosome central (M-), mais pas sur le chromosome distal du centromère (T-)34. Le modèle unique de distribution du signal FISH sur chaque chromosome a permis d’identifier des chromosomes individuels, ce qui était auparavant difficile dans les populations de Lycoris à l’aide de méthodes de coloration traditionnelles31. À l’heure actuelle, il existe peu d’études sur la cytogénétique moléculaire de Lycoris aurea (L’Hér.) Herb, soulignant le besoin urgent de poursuivre les recherches dans ce domaine.
Dans cette étude, huit chromosomes de métaphase bien différenciés de Lycoris aurea (L’Hér.) Les populations d’herbes ont été préparées à l’aide de méthodes d’immersion enzymatique et de séchage à la flamme (CEM). La coloration CPD et les sondes d’ADNr 45S et 5S ont été utilisées pour l’identification des FISH. Des caryotypes cytogénétiques moléculaires détaillés de ces populations ont été construits à l’aide de données combinées provenant de mesures chromosomiques, de bandes fluorescentes et de signaux FISH d’ADNr 45S et 5S. Six indices d’asymétrie caryotypique différents ont été calculés pour chaque population afin d’identifier les relations caryotypiques entre elles. L’évaluation des données du caryotype cytogénétique moléculaire a fourni des informations significatives sur la différenciation génomique et les relations évolutives des huit populations, ce qui pourrait remodeler la compréhension des chromosomes de Lycoris .