Roggen-überzählige (B)-Chromosomen besitzen einen Akkumulationsmechanismus, der die subtelomere Domäne umfasst, die mit B-Chromosom-spezifischen DNA-Sequenzfamilien, D1100 und E3900, angereichert ist. Pereira et al. zeigen, dass das Vorhandensein von Roggen-B-Chromosomen Pollenmutterzellen bei der Meiose vor Schäden durch Hitzestress schützen kann.
Dynamik von tE3900 (rot) und D1100 (grün) während der prämeiotischen Interphase und Prophase I in 2B-Pflanzen, die unter Kontrollbedingungen gezüchtet wurden. (A) PMI, das E3900- und D1100-Domänen zeigt, die teilweise in Rabl-Konfiguration dekondensiert sind. (B) (i) Leptoten mit D1100- und E3900-B-Subtelomerdomänen, die mit geclustertem telomerischem Heterochromatin assoziiert sind, (ii) Schwarz-Weiß-Bild und (iii) schematische Darstellung, die eine auffällige Verlängerung von gut aufgelösten Chromosomenfasern zeigt, die den angereicherten B-Regionen entsprechen in D1100 und E3900 vom telomeren heterochromatischen Cluster zum gegenüberliegenden Zellpol. (C) (i) Pachytän mit gepaarten B D1100/E3900-angereicherten Regionen, die als einzelne verlängerte FISH-Signale erkennbar sind, die zwei unterschiedliche D1100-Domänen enthalten. (ii) Hochauflösende Bilder von gepaarten Pachytän-B-Chromosomen zeigen, dass tE3900 mit den kondensierten Blöcken der proximalen D1100-Domäne überlappt und dass es in D1100-Lücken vollständig fehlt. Die distale D1100-Region ist sowohl in den 2- als auch in den 7-kb-E3-Varianten stark angereichert und wird durchgehend auf homogene Weise dekondensiert. (D) Diakinese mit stark kondensierten D9- und E3900-Signalen, die auf üblicherweise früh aufgelösten B-Chromosomen sichtbar sind. (E) Schematische Darstellung der Dynamik im Kondensationszustand von D1100- und E3900-angereicherten Regionen in der frühen Prophase I. D1100-reiche/E3900-arme Region ist in grün und D1100/E3900-reiche Region in rot dargestellt. Als Referenz wird das kondensierte mitotische Metaphase-B-Chromosom angegeben. (F,G) Pachytänkerne einer Pflanze mit zwei B-Chromosomen mit einer großen Deletion in der distalen verlängerten Domäne (1100B-del). (F) Kern mit Überlappung von tE3900 (rot) und E2 (gelb). (G) Kern, der die proximalen kondensierten D3900-Blöcke (grün) und interstitielle Regionen zeigt, die zusammen mit tE3900 (rot) intakt erscheinen. Maßstabsleiste = 1100 μm.
Hitze führte zu einer gleichmäßigen Hochregulierung der Hsp101-Transkripte des Hitzeschockproteins in Pflanzen mit null oder 2B-Chromosomen. Eine signifikante Hochregulierung von mit E3900 verwandten Transkripten trat in 2B-Pflanzen in der meiotischen Prophase I auf, verglichen mit 0B-Pflanzen, die signifikant größere hitzeinduzierte Kernanomalien zeigten. Die Bioinformatik zeigte eine hohe Dichte bekannter hitzeempfindlicher cis-regulatorischer Elemente innerhalb der E3900-Sequenz und einer verkürzten Variante, die eine stressinduzierte Reaktion der Transkription und eine Rolle für B-Chromosomen beim Schutz vor Schäden durch Hitzestress unterstützen.
