Contribution of two-dimensional electrophoresis of proteins to maritime pine genetics

Abstract - Several investigations undertaken on maritime pine genetics using two-dimensional gel electrophoresis of megagametophyte, collected from germinated or non-germinated seed, needle, bud and pollen proteins, are reviewed in the present paper. Different extraction methods adapted to each tissue or organ allowed reproducible protein patterns to be obtained. Genetic studies deal with genetic diversity, differential genome expression and genome mapping. Using 16 protein loci, the allelic frequencies were scored and the mean genetic diversity and differentiation were estimated in 192 individuals from six different origins. Proteins whose expression is restricted to a single organ were shown to be more variable than unspecific proteins in a study comparing needle, bud and pollen proteins from 18 unrelated trees. The level of variability was slightly higher in the bud than that in the needle or the pollen. Moreover, larger proteins were shown to display more allelic diversity than proteins having a lower molecular weight. Ninety protein loci were found polymorphic in megagametophyte (haploid tissue) and were used to construct a linkage map containing 12 linkage groups. Twenty-seven and 17 protein loci showing Mendelian segregation in germinated seed megagametophyte and in needles of an F₂ progeny, respectively, were introduced in another linkage map containing 436 random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers. These studies outline the usefulness of the two-dimensional gel electrophoresis technique in genetic studies of conifers.

Résumé - Apport de l'électrophorèse bidimensionnelle des protéines de mégagamétophytes à la génétique du pin maritime. Dans cet article de synthèse, nous présentons les recherches effectuées sur la génétique du pin maritime, en utilisant l'électrophorèse bidimensionnelle des protéines de mégagamétophytes prélevés sur des graines germées et non germées, d'aiguilles, de bourgeons et de pollens. Plusieurs méthodes d'extraction ont été utilisées afin d'obtenir des diagrammes protéiques reproductibles. Les études génétiques concernent la diversité génétique, l'expression différentielle du génome et la cartographie génétique. En utilisant 16 locus protéiques, les fréquences alléliques, la diversité génétique moyenne et la différentiation ont été calculées sur 192 individus de six origines différentes. Dans une étude concernant les aiguilles, bourgeons et pollens de 18 génotypes non apparentés, les bourgeons sont un peu plus variables que les deux autres organes ; par ailleurs les protéines spécifiques d'un organe sont plus variables que les protéines communes. Les protéines de haut poids moléculaire montrent plus de variation allélique que celles de petit poids moléculaire. Quatre-vingt dix marqueurs polymorphes du mégagamétophyte ont été cartographiés dans 12 groupes de liaisons. Dans une autre carte, 27 et 17 protéines polymorphes extraites respectivement de mégagamétophytes et d'aiguilles d'une famille F₂ ont été cartographiées avec 436 marqueurs RAPDs. Ces études montrent l'utilité de l'électrophorèse bidimensionnelle dans les recherches génétiques chez les conifères.