Pichia sorbitophila, an Interspecies Yeast Hybrid, Reveals Early Steps of Genome Resolution After Polyploidization

G3: Genes, Genomes, Genetics

Anasua Sarkar⁶  Eric Westhof⁴  Stéphanie Weiss²  Paul Jung^2,13  José A. Cruz⁴  Zlatyo Uzunov¹  Anne Friedrich^2,13  Christian Marck^2,10  Laurence Despons^2,13  Emmanuel Talla⁵  Jean-Luc Souciet^2,13  Pascal Durrens⁶  Marie-Line Seret^2,11  Guilhem Savel^2,3  Noemie Jacques²  Bernard Dujon¹²  Marc Lemaire⁸  Marie-Laure Straub^2,13  Cécile Neuvéglise²  Claire Jubin⁷  Eric Pelletier⁷  Guillaume Morel²  Valérie Barbe⁷  Philippe V. Baret^2,11  Jean Weissenbach⁷  Patrick Wincker⁷  Agnes Thierry¹²  Véronique Leh Louis^2,13  Jacky De Montigny^2,13  David J. Sherman⁶  Joseph Schacherer^2,13  Claudine Bleykasten^2,13  Claude Gaillardin²  Valérie Kugler^2,13  Cécile Fairhead⁹  Sandrine Mallet²  Serge Casarégola²  Christine Sacerdot¹²  Benoît Vacherie⁷  Tiphaine Martin⁶  Julie Poulain⁷  Guy-Franck Richard¹²  Gaelle Samson⁷ 

[1] Sofia University St. Kliment Ohridski, Faculty of Biology, Department of General and Applied Microbiology, 1164, Sofia, BulgariSofia University St. Kliment Ohridski, Faculty of Biology, Department of General and Applied Microbiology, 1164, Sofia, BulgariSofia University St. Kliment Ohridski, Faculty of Biology, Department of General and Applied Microbiology, 1164, Sofia, Bulgari;INRA UMR 1319 Micalis, AgroParisTech, Bat. CBAI, F-78850 Thiverval-Grignon, FranceINRA UMR 1319 Micalis, AgroParisTech, Bat. CBAI, F-78850 Thiverval-Grignon, FranceINRA UMR 1319 Micalis, AgroParisTech, Bat. CBAI, F-78850 Thiverval-Grignon, France;Université de Bordeaux 1, CNRS UMR5800, F-33405 Talence, FranceUniversité de Bordeaux 1, CNRS UMR5800, F-33405 Talence, FranceUniversité de Bordeaux 1, CNRS UMR5800, F-33405 Talence, France;Université de Strasbourg, Architecture et Réactivité de l’ARN, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire du CNRS, F-67084 Strasbourg, FranceUniversité de Strasbourg, Architecture et Réactivité de l’ARN, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire du CNRS, F-67084 Strasbourg, FranceUniversité de Strasbourg, Architecture et Réactivité de l’ARN, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire du CNRS, F-67084 Strasbourg, France;Université de la Méditerranée, Laboratoire de Chimie Bactérienne, CNRS-UPR9043, 31 chemin Joseph Aiguier, F-13402 Marseille CEDEX 20, FranceUniversité de la Méditerranée, Laboratoire de Chimie Bactérienne, CNRS-UPR9043, 31 chemin Joseph Aiguier, F-13402 Marseille CEDEX 20, FranceUniversité de la Méditerranée, Laboratoire de Chimie Bactérienne, CNRS-UPR9043, 31 chemin Joseph Aiguier, F-13402 Marseille CEDEX 20, France;Université de Bordeaux 1, LaBRI INRIA Bordeaux Sud-Ouest (MAGNOME), F-33405 Talence, FranceUniversité de Bordeaux 1, LaBRI INRIA Bordeaux Sud-Ouest (MAGNOME), F-33405 Talence, FranceUniversité de Bordeaux 1, LaBRI INRIA Bordeaux Sud-Ouest (MAGNOME), F-33405 Talence, France;CEA, DSV, IG, Génoscope; CNRS UMR 8030; Université d’Evry Val d’ Essonne, 2 rue Gaston Crémieux, F-91057 Evry, FranceCEA, DSV, IG, Génoscope; CNRS UMR 8030; Université d’Evry Val d’ Essonne, 2 rue Gaston Crémieux, F-91057 Evry, FranceCEA, DSV, IG, Génoscope; CNRS UMR 8030; Université d’Evry Val d’ Essonne, 2 rue Gaston Crémieux, F-91057 Evry, France;Université de Lyon, F-69622, Lyon, France; Université Lyon 1, Villeurbanne; CNRS, UMR5240 Microbiologie, Adaptation et Pathogénie; INSA de Lyon, F-69621, Villeurbanne, FranceUniversité de Lyon, F-69622, Lyon, France; Université Lyon 1, Villeurbanne; CNRS, UMR5240 Microbiologie, Adaptation et Pathogénie; INSA de Lyon, F-69621, Villeurbanne, FranceUniversité de Lyon, F-69622, Lyon, France; Université Lyon 1, Villeurbanne; CNRS, UMR5240 Microbiologie, Adaptation et Pathogénie; INSA de Lyon, F-69621, Villeurbanne, France;Institut de Génétique et Microbiologie, Université Paris-Sud, UMR CNRS 8621, F-91405 Orsay CEDEX, FranceInstitut de Génétique et Microbiologie, Université Paris-Sud, UMR CNRS 8621, F-91405 Orsay CEDEX, FranceInstitut de Génétique et Microbiologie, Université Paris-Sud, UMR CNRS 8621, F-91405 Orsay CEDEX, France;Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (iBiTec-S), CEA, F-91191 Gif-sur-Yvette CEDEX, FranceInstitut de Biologie et de Technologies de Saclay (iBiTec-S), CEA, F-91191 Gif-sur-Yvette CEDEX, FranceInstitut de Biologie et de Technologies de Saclay (iBiTec-S), CEA, F-91191 Gif-sur-Yvette CEDEX, France;Earth and Life Institute, Université Catholique de Louvain, B-1348, Louvain-la-Neuve, BelgiumEarth and Life Institute, Université Catholique de Louvain, B-1348, Louvain-la-Neuve, BelgiumEarth and Life Institute, Université Catholique de Louvain, B-1348, Louvain-la-Neuve, Belgium;Institut Pasteur, CNRS URA2171, Université Pierre et Maris Curie, Paris 6 UFR927, F-75724, Paris-CEDEX 15, FranceInstitut Pasteur, CNRS URA2171, Université Pierre et Maris Curie, Paris 6 UFR927, F-75724, Paris-CEDEX 15, FranceInstitut Pasteur, CNRS URA2171, Université Pierre et Maris Curie, Paris 6 UFR927, F-75724, Paris-CEDEX 15, France;Université de Strasbourg, CNRS UMR7156, F-67000 Strasbourg, FranceUniversité de Strasbourg, CNRS UMR7156, F-67000 Strasbourg, FranceUniversité de Strasbourg, CNRS UMR7156, F-67000 Strasbourg, France

关键词: osmotolerant yeast P. sorbitophila;    allopolyploidy;    hybridization;    genome evolution;    loss of heterozygosity;   

DOI  :  10.1534/g3.111.000745

学科分类：生物科学（综合）

来源: Genetics Society of America

【 摘 要 】

Polyploidization is an important process in the evolution of eukaryotic genomes, but ensuing molecular mechanisms remain to be clarified. Autopolyploidization or whole-genome duplication events frequently are resolved in resulting lineages by the loss of single genes from most duplicated pairs, causing transient gene dosage imbalance and accelerating speciation through meiotic infertility. Allopolyploidization or formation of interspecies hybrids raises the problem of genetic incompatibility (Bateson-Dobzhansky-Muller effect) and may be resolved by the accumulation of mutational changes in resulting lineages. In this article, we show that an osmotolerant yeast species, Pichia sorbitophila, recently isolated in a concentrated sorbitol solution in industry, illustrates this last situation. Its genome is a mosaic of homologous and homeologous chromosomes, or parts thereof, that corresponds to a recently formed hybrid in the process of evolution. The respective parental contributions to this genome were characterized using existing variations in GC content. The genomic changes that occurred during the short period since hybrid formation were identified (e.g., loss of heterozygosity, unilateral loss of rDNA, reciprocal exchange) and distinguished from those undergone by the two parental genomes after separation from their common ancestor (i.e., NUMT (NUclear sequences of MiTochondrial origin) insertions, gene acquisitions, gene location movements, reciprocal translocation). We found that the physiological characteristics of this new yeast species are determined by specific but unequal contributions of its two parents, one of which could be identified as very closely related to an extant Pichia farinosa strain.

【 授权许可】

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