Research Article1 October 1989free access The argininosuccinate lyase gene of Chlamydomonas reinhardtii: an important tool for nuclear transformation and for correlating the genetic and molecular maps of the ARG7 locus. R. Debuchy R. Debuchy Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author S. Purton S. Purton Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author J.D. Rochaix J.D. Rochaix Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author R. Debuchy R. Debuchy Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author S. Purton S. Purton Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author J.D. Rochaix J.D. Rochaix Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. Search for more papers by this author Author Information R. Debuchy1, S. Purton1 and J.D. Rochaix1 1Department of Molecular Biology, University of Geneva, Switzerland. The EMBO Journal (1989)8:2803-2809https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1989.tb08426.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info The argininosuccinate lyase (ASL) gene of Chlamydomonas reinhardtii has been cloned using four oligonucleotide probes corresponding to highly conserved regions of the ASL polypeptide sequence. The identity of the gene was confirmed by partial sequencing. It is unique, contains several introns and spans a region less than 7.8 kb that includes highly repetitive sequences. Using a particle gun, a reliable nuclear transformation system has been established by complementing three mutants deficient in ASL activity with the wild-type ASL gene. Analysis of the transformants reveals variable patterns of integration of the transforming DNA into the nuclear genome. Previous work has mapped the mutations in the mutants arg2 and arg7 to either end of the ARG7 locus 1.0 to 1.6 recombination map units apart. Our transformation results show that these two mutations are located within a region of 7.8 kb. This allows for the first correlation of the recombination map and the molecular map at the ARG7 locus and indicates a high recombination frequency in this region of the nuclear genome. Previous ArticleNext Article Volume 8Issue 101 October 1989In this issue RelatedDetailsLoading ...

ABSTRACT Recombination is often suppressed at sex-determining loci in plants and animals, and at self-incompatibility or mating-type loci in plants and fungi. In fungal ascomycetes, recombination suppression around the mating-type locus is associated with pseudo-homothallism, i . e ., the production of self-fertile dikaryotic sexual spores carrying the two opposite mating types. This has been well studied in two species complexes from different families of Sordariales: Podospora anserina and Neurospora tetrasperma . However, it is unclear whether this intriguing convergent association holds in other species. We show here that Schizothecium tetrasporum , a fungus from a third family in the order Sordariales, also produces mostly self-fertile dikaryotic spores carrying the two opposite mating types. This was due to a high frequency of second meiotic division segregation at the mating-type locus, indicating the occurrence of a single and systematic crossing-over event between the mating-type locus and the centromere, as in P. anserina . The mating-type locus has the typical Sordariales organization, plus a MAT1-1-1 pseudogene in the MAT1-2 haplotype. High-quality genome assemblies of opposite mating types and segregation analyses revealed a suppression of recombination in a region of 1.3 Mb around the mating-type locus. We detected three evolutionary strata, displaying a stepwise extension of recombination suppression, but no rearrangement or transposable element accumulation in the non-recombining region. Our findings indicate a convergent evolution of self-fertile dikaryotic sexual spores across multiple ascomycete fungi. The particular pattern of meiotic segregation at the mating-type locus was associated with recombination suppression around this locus, that had extended stepwise. This association is consistent with a recently proposed mechanism of deleterious allele sheltering through recombination suppression around a permanently heterozygous locus. AUTHOR SUMMARY Recombination allows faster adaptation and the purging of deleterious mutation but is often paradoxically lacking in sex chromosomes. It has been recently recognized that recombination can also be suppressed on fungal mating-type chromosomes, but the evolutionary explanation and the proximal mechanism of this phenomenon remain unclear. By studying here the sexual biology of a poorly studied mold living in rabbit dung, we reveal a striking convergence in three distant fungal lineages of an independently evolved association between the production of self-fertile sexual spores (carrying two nuclei with opposite mating types), a particular segregation of the mating-type locus and the lack of recombination on mating-type chromosomes, having evolved stepwise. Such a convergent association suggests causal relationships and will contribute to unveil the evolutionary causes of recombination suppression. Graphical summary

Abstract Some fungi have been domesticated for food production, with genetic differentiation between populations from food and wild environments, and food populations often acquiring beneficial traits through horizontal gene transfers (HGTs). Studying their adaptation to human-made substrates are of fundamental and applied importance, for understanding adaptation processes and for further strain improvement. We studied here the population structures and phenotypes of two distantly related Penicillium species used for dry-cured meat production, P. nalgiovense , the most common species in the dry-cured meat food industry, and P. salamii , used locally by farms. Both species displayed low genetic diversity, lacking differentiation between strains isolated from dry-cured meat and those from other environments. Nevertheless, the strains collected from dry-cured meat within each species displayed slower proteolysis and lipolysis than their wild conspecifics, and those of P. nalgiovense were whiter. Phenotypically, the non-dry-cured meat strains were more similar to their sister species than to their conspecific dry-cured meat strains, indicating an evolution of specific phenotypes in dry-cured meat strains. A comparison of available Penicillium genomes from various environments revealed HGTs, particularly between P. nalgiovense and P. salamii (representing almost 1.5 Mb of cumulative length). HGTs additionally involved P. biforme , also found in dry-cured meat products. We further detected positive selection based on amino-acid changes. Our findings suggest that selection by humans has shaped the P. salamii and P. nalgiovense populations used for dry-cured meat production, which constitutes domestication. Several genetic and phenotypic changes were similar in P. salamii , P. nalgiovense, and P. biforme , indicating convergent adaptation to the same human-made environment. Our findings have implications for fundamental knowledge on adaptation and for the food industry: the discovery of different phenotypes and of two mating types paves the way for strain improvement by conventional breeding, to elucidate the genomic bases of beneficial phenotypes and to generate diversity.

Abstract Selective gene silencing is key to development. The H3K27me3 enriched heterochromatin maintains transcription repression established during early development and regulates cell fate. Conversely, H3K9me3 enriched heterochromatin prevents differentiation but constitutes a permanent protection against transposable element. We exploited the fungus Podospora anserina , a valuable alternative to higher eukaryote models to question the biological relevance and interplay of these two distinct heterochromatin conformations. We found that H3K27me3 and H3K9me3 modifications are mutually exclusive within gene-rich regions but not within repeats. Lack of PaKmt6 EZH2-like enzyme resulted in loss of H3K27me3 and in significant H3K9me3 reduction, whereas lack of PaKmt1 SU(VAR)3-9-like enzyme caused loss of H3K9me3 only. We established that P. anserina developmental programs require H3K27me3 mediated silencing unlike most fungi studied to date. Our findings provide new insight into roles of these histone marks and into the relationship between chromatin modifications and development.

The Venturia genus comprises fungal species that are pathogens on Rosaceae host plants, including V. inaequalis and V. asperata on apple, V. aucupariae on sorbus and V. pirina on pear. Although the genetic structure of V. inaequalis populations has been investigated in detail, genomic features underlying these subdivisions remain poorly understood. Here, we report whole genome sequencing of 87 Venturia strains that represent each species and each population within V. inaequalis. We present a PacBio genome assembly for the V. inaequalis EU-B04 reference isolate. The size of selected genomes was determined by flow cytometry, and varied from 45 to 93 Mb. Genome assemblies of V. inaequalis and V. aucupariae contain a high content of transposable elements (TEs), most of which belong to the Gypsy or Copia LTR superfamilies and have been inactivated by Repeat-Induced Point mutations. The reference assembly of V. inaequalis presents a mosaic structure of GC-equilibrated regions that mainly contain predicted genes and AT-rich regions, mainly composed of TEs. Six pairs of strains were identified as clones. Single-Nucleotide Polymorphism (SNP) analysis between these clones revealed a high number of SNPs that are mostly located in AT-rich regions due to misalignments and allowed determining a false discovery rate. The availability of these genome sequences is expected to stimulate genetics and population genomics research of Venturia pathogens. Especially, it will help understanding the evolutionary history of Venturia species that are pathogenic on different hosts, a history that has probably been substantially influenced by TEs.

DNA methyltransferases are ubiquitous enzymes conserved in bacteria, plants and opisthokonta. These enzymes, which methylate cytosines, are involved in numerous biological processes, notably development. In mammals and higher plants, methylation patterns established and maintained by the cytosine DNA methyltransferases (DMTs) are essential to zygotic development. In fungi, some members of an extensively conserved fungal-specific DNA methyltransferase class are both mediators of the Repeat Induced Point mutation (RIP) genome defense system and key players of sexual reproduction. Yet, no DNA methyltransferase activity of these purified RID (RIP deficient) proteins could be detected in vitro. These observations led us to explore how RID-like DNA methyltransferase encoding genes would play a role during sexual development of fungi showing very little genomic DNA methylation, if any. To do so, we used the model ascomycete fungus P. anserina. We identified the PaRid gene, encoding a RID-like DNA methyltransferase and constructed knocked-out ΔPaRid defective mutants. Crosses involving P. anserina ΔPaRid mutants are sterile. Our results show that, although gametes are readily formed and fertilization occurs in a ΔPaRid background, sexual development is blocked just before the individualization of the dikaryotic cells leading to meiocytes. Complementation of ΔPaRid mutants with ectopic alleles of PaRid, including GFP-tagged, point-mutated, inter-specific and chimeric alleles, demonstrated that the catalytic motif of the putative PaRid methyltransferase is essential to ensure proper sexual development and that the expression of PaRid is spatially and temporally restricted. A transcriptomic analysis performed on mutant crosses revealed an overlap of the PaRid-controlled genetic network with the well-known mating-types gene developmental pathway common to an important group of fungi, the Pezizomycotina.