The relation of a particular chromosomal element to the development of the nucleoli in Zea mays
TL;DR: The nucleolus is organized in the telophase through the activity of a distinct deep-staining body having a definite position in one chromosome (the satellited chromosome) of the monoploid complement through a reciprocal translocation which broke this body into two parts.
Abstract: 1.
The nucleolus is organized in the telophase through the activity of a distinct deep-staining body having a definite position in one chromosome (the satellited chromosome) of the monoploid complement. Correlated with the number of satellited chromosomes present, the telophases of somatic tissue of haploids show one nucleolus, diploids, two nucleoli and triploids, three nucleoli. That the nucleolus develops through the activity of this body (refered to as the nucleolar-organizing body or element) was obtained from a reciprocal translocation which broke this body into two parts. Both interchanged chromosomes possessed a section. Nucleoli developed from each of these two segments. Thus, plants homozygous for the interchange developed four nucleoli in their somatic telophases; plants heterozygous for the interchange developed three nucleoli in their somatic telophases. Similarly, the telophase nucleoli resulting from the first division within the monoploid microspore of normal diploids show only one nucleolus, whereas, those of plants homozygous for the interchange are characterized by the development of two nucleoli.
2.
The functional capacity to develop a nucleolus is not the same for both segments of the severed nucleolar-organizing body. This is evident when the two interchanged chromosomes are present in the same nucleus. The segment of the nucleolar-organizing body possessed by one interchanged chromosome produced a large nucleolus, whereas, the segment of the nucleolar-organizing body possessed by the other interchanged chromosome produced a small nucleolus. When this latter chromosome, with the nucleolar-organizing element of slower rate of functional capacity is present without the former (i. e. without a competing nucleolarorganizing element) it produces, in contrast, a large nucleolus.
3.
The activity of the nucleolar-organizing element is hindered by certain genomic deficiencies. When this occurs, many small nucleolarlike bodies are produced and remain associated with the other chromosomes of the complement. These small nucleoli appear to develop from a swelling and later collection into droplets of the matrix substance of the chromosome.
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TL;DR: There is compelling evidence that changes in DNA sequence, cis- and trans-acting effects, chromatin modifications, RNA-mediated pathways, and regulatory networks modulate differential expression of homoeologous genes and phenotypic variation that may facilitate adaptive evolution in polyploid plants and domestication in crops.
Abstract: Polyploidy, or whole-genome duplication (WGD), is an important genomic feature for all eukaryotes, especially many plants and some animals. The common occurrence of polyploidy suggests an evolutionary advantage of having multiple sets of genetic material for adaptive evolution. However, increased gene and genome dosages in autopolyploids (duplications of a single genome) and allopolyploids (combinations of two or more divergent genomes) often cause genome instabilities, chromosome imbalances, regulatory incompatibilities, and reproductive failures. Therefore, new allopolyploids must establish a compatible relationship between alien cytoplasm and nuclei and between two divergent genomes, leading to rapid changes in genome structure, gene expression, and developmental traits such as fertility, inbreeding, apomixis, flowering time, and hybrid vigor. Although the underlying mechanisms for these changes are poorly understood, some themes are emerging. There is compelling evidence that changes in DNA se...
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Cites background from "The relation of a particular chromo..."
...McClintock B....
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...This resembles the “genomic shock” phenomenon proposed by McClintock (98)....
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...Indeed, following the pioneering work of Navishin & McClintock (97,110), several contemporary researchers demonstrated that differential amphiplasty is synonymous to nucleolar dominance (117,122)....
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TL;DR: In Kernen von 8gm Durchmesser zeigen die Chromosomen bereits deutlichen Querscheibenbau und sind vollständig gepaart, while in äußerlich zylindrischen, großen Speicheldrüsenchromosom erhalten.
Abstract: 1.
Chironomus tentans besitzt haploid drei lange, V-formige und ein kurzes, stabformiges Chromosom. Zwei der langen Chromosomen tragen einen Nukleolus.
2.
Der Streckungszustand der 4 Riesenchromosomen bei ausgewachsenen Larven (gemessen als Durchmesser/Langen-Verhaltnis) ist gewebespezifisch und individuell verschieden; gewebespezifisch ist ferner ihr Habitus: Die Speicheldrusen-Chromosomen sind kompakt-zylindrisch, die Malpighigefas- und in geringem Mase die Rectum-Chromosomen besitzen „Maander“-Struktur, wahrend die Mitteldarm-Chromosomen schraubig gewundene, nahezu glatte Bander darstellen. In der Paarung der Homologen und in der Neigung zu terminalen Bindungen finden sich ebenfalls gewebespezifische Unterschiede.
3.
Vom Querscheibenmuster der Speicheldrusen-Chromosomen wurden Chromosomenkarten aufgenommen. In allen Zellen der Speicheldrusen und bei allen Individuen finden sich an homologen Chromosomenarten in der Regel Scheiben gleicher Auspragung; das Querscheibenmuster ist, von Inversionen abgesehen, uberall gleich. Unterschiede in der Anzahl der erkennbaren Querscheiben haben zum Teil praparative Ursachen, zum Teil hangen sie mit dem Kontraktionszustand der Chromosomen und der Exaktheit des Scheibenbaues zusammen.
4.
In der Entwicklung der Speicheldrusen-Chromosomen werden folgende, durch fliesende Ubergange verbundenen Stadien durchlaufen: Fruhstadium, Knauelstadium, Spiralstadium, Maanderstadium und zylindrisches Endstadium. Dieser Entwicklungsprozes ist von kontinuierlicher Langen- und Dickenzunahme der Chromosomen begleitet. Nach dem Spiralstadium tritt keine ausere Abwicklung der Spirale ein; die Schraubenstruktur bleibt als spiralige Aufwindung der Einzel-Langselemente auch im auserlich zylindrischen, grosen Speicheldrusenchromosom erhalten.
5.
In Kernen von 8gm Durchmesser zeigen die Chromosomen bereits deutlichen Querscheibenbau und sind vollstandig gepaart. Die Anzahl der erkennbaren Querscheiben nimmt mit fortschreitender Lange der Chromosomen zu; schon zu Beginn des Spiralstadiums last sich die Homologie des Musters der dickeren Querscheiben mit dem Muster der Speicheldrusen-Chromosomen erwachsener Larven erkennen.
6.
Das Querscheibenmuster des 3. Chromosoms aus Malpighigefasen. Rectum und Mitteldarm der erwachsenen Larven wurde mit dem des 3. Speicheldrusen-Chromosoms verglichen. Die Homologisierung wird durch die grosen Unterschiede im Habitus erschwert, und die Anzahl der erkennbaren Scheiben wechselt stark; sie ist am hochsten in Mitteldarm-Chromosomen, am niedrigsten in den Rectum-Chromosomen. Der Vergleich der Chromosomenkarten zeigt aber, das das Querscheibenmuster der Chromosomen verschiedener Gewebe ubereinstimmt.
7.
Die Struktur der Querscheiben kann sekundar modifiziert sein. Solche lokalen Strukturmodifikationen sind die Balbiani-Ringe und die in groserer Anzahl beobachteten Anschwellungen und diffusen Zonen bzw. Querscheiben („puffs“ und „bulbs“ der fruheren Autoren), deren Entstehung sich in allen Fallen auf einzelne Querscheiben zuruckfuhren last. Die strukturmodifizierten Stellen sind wahrscheinlich Orte besonders hohen Stoffumsatzes, wie sich am Beispiel der Balbiani-Tlinge experimentell zeigen last.
8.
Auftreten und Auspragung der verschiedenen Strukturmodifikationen sind variabel; innerhalb der Zellen eines Organes finden sich nur unwesentliche, von. Gewebe zu Gewebe dagegen deutliche spezifische Unterschiede, derart, das man von. einem gewebespezifischen Muster der Strukturmodifikationen sprechen kann. Auch zwischen Larven und Vorpuppen bestehen Unterschiede: Einige Strukturmodifikationen werden ruckgebildet, andere treten neu auf. Die Balbiani-Ringe des 4. Chromosoms finden sich nur in der Speicheldruse. Die genetischen und umweltbedingten individuellen Schwankungen treten demgegenuber zuruck.
9.
Die Ergebnisse bilden eine weitere Bestatigung der Polytaniehypothese; schraubig gewundene Langselemente sind die Grundlage der verschiedenen Strukturzustande der Riesenchromosomen; auch die Struktur der Balbiani-Ringe wird auf die Schraubenstruktur zuruckgefuhrt, — Die Befunde uber die Strukturmodifikationen sind der erste unmittelbare cytologische Hinweis dafur, das die einzelnen Elemente des Genoms auf die inneren wie auf die auseren Bedingungen differentiell reagieren.
511 citations
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...Bei den mitotischen Chromosomen sind dies naeh HEITZ (1931) die sekund~ren Einschniirungen, bzw. naeh McCLINTOCK (1934) an diese angrenzende heterochromatische Bezirke (,,nucleolar organizers")....
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TL;DR: This chapter summarizes the knowledge of the molecular mechanisms that establish and propagate the epigenetic state of rRNA genes, unraveling a complex interplay of DNA methyltransferases and histone-modifying enzymes that act in concert with chromatin remodeling complexes and RNA-guided mechanisms to define the transcriptional state ofrDNA.
Abstract: In eukaryotes, the genes encoding ribosomal RNAs (rDNA) exist in two distinct epigenetic states that can be distinguished by a specific chromatin structure that is maintained throughout the cell cycle and is inherited from one cell to another. The fact that even in proliferating cells with a high demand of protein synthesis a fraction of rDNA is silenced provides a unique possibility to decipher the mechanism underlying epigenetic regulation of rDNA. This chapter summarizes our knowledge of the molecular mechanisms that establish and propagate the epigenetic state of rRNA genes, unraveling a complex interplay of DNA methyltransferases and histone-modifying enzymes that act in concert with chromatin remodeling complexes and RNA-guided mechanisms to define the transcriptional state of rDNA. We also review the critical role of the RNA polymerase I transcription factor UBF in the formation of active nucleolar organizer regions (NORs) and maintenance of the euchromatic state of rRNA genes.
509 citations
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...Because components of the Pol I transcription machinery contain acidic/argyophilic domains, this also explains why metaphase NORs can be easily visualized by silver nitrate (McClintock 1934)....
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TL;DR: The plurifunctional nucleolus concept has a strong footing in contemporary data and adds a new perspective to the current picture of the spatial-functional design of the cell nucleus.
Abstract: The nucleolus of eukaryotic cells was first described in the early 19th century and was discovered in the 1960s to be the seat of ribosome synthesis. Although rRNA transcription, rRNA processing and ribosome assembly have been clearly established as major functions of the nucleolus, recent studies suggest that the nucleolus participates in many other aspects of gene expression as well. Thus, the nucleolus has been implicated in the processing or nuclear export of certain mRNAs. In addition, new results indicate that biosyntheses of signal recognition particle RNA and telomerase RNA involve a nucleolar stage and that the nucleolus is also involved in processing of U6 RNA, one of the spliceosomal small nuclear RNAs. Interestingly, these three nucleolus-associated small nuclear RNAs (signal recognition particle RNA, telomerase RNA and U6 RNA) are components of catalytic ribonucleoprotein machines. Finally, recent work has also suggested that some transfer RNA precursors are processed in the nucleolus. The nucleolus may have evolutionarily descended from a proto-eukaryotic minimal genome that was spatially linked to vicinal RNA processing and ribonucleoprotein assembly events involved in gene read-out. The nucleolus of today's eukaryotes, now surrounded by the chromatin of over 2 billion years of genome expansion, may still perform these ancient functions, in addition to ribosome biosynthesis. The plurifunctional nucleolus concept has a strong footing in contemporary data and adds a new perspective to our current picture of the spatial-functional design of the cell nucleus.
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TL;DR: In many cases, the non-homologous association at pachytene appears to be as intimate as homologueous association, andTranslocations probably result from the association of non-Homologous parts of chromosomes.
Abstract: 1.Association of chromosomes at pachytene in Zea mays is 2-by-2 whether or not the parts associated are homologous.
2.Evidence for non-homologous association of parts of chromosomes has been obtained from monoploids, diploids, monosomics, trisomics, deficiencies, inversions, translocations, ring-shaped chromosomes, “asynaptic” plants and so-called “B-type” chromosomes.
3.In many cases, the non-homologous association at pachytene appears to be as intimate as homologous association.
4.Non-homologous association, present at pachytene, rarely continues into diakinesis.
5.Translocations probably result from the association of non-homologous parts of chromosomes.
With 51 figures in the text and plates VII–XII.
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TL;DR: The physiological meaning of the nucleoli still remains one of the most obscure questions of the cytology as discussed by the authors, even after more than 100 years of the discovery of the Nukleolus.
Abstract: I. Einleitung. ,,Die physiologische Bedeutung des Nukleolus ist noch v611ig unbekannt, auch entbehren die bisher in Betreff derselben aufgestellten Hypothesen der genfigenden Begrfindung.\" So schreibt ZAC~ARIAS im Jahre 1885, und nicht weniger als 27 Jahre sp~ter liest man bei LCNDEGARD~ (1912): ,,l~berhaupt fehlt es nicht an Ansichten fiber die Bedeutung der Nukleolen, w~hrend die wirklich ermittelten Tatsachen ziemlich spRrlich u n d . . , auch zumeist recht unsicher sind.\" Nach weiteren 13 Jahren ist kein Fortschrit t zu verzeiehnen: ,,The physiological meaning of the nucleoli still remains one of the most obscure questions of the cytology\" (WILsO~ 1925). An Bemiihungen hat es nicht gemangelt. Das ist verst~ndlich, fehlt doch keinem tierisehen und keinem pflanzlichen Zellkern (yon ganz vereinzelten Ausnahmen abgesehen) dieser merkwfirdige K6rper. Doch bis heute sind wir fiber ,,Ansichten\" nicht hinausgekommen. Auch in der vorliegenden Arbeit wird man keine L6sung finden, im Gegenteil: Ieh habe mich bemfiht, die Frage nach der Bedeutung des Nukleolus fiberhaupt nicht aufzuwerfen. Denn es scheint, dab wir hierfiber gerade deshalb so wenig wissen, weil wir zuviel danach fragen. In wie vielen Arbeiten fiber den Kernk6rper wird die Richtigkeit des rein Ph~nomenologischen getriibt dadurch, dal3 die Frage nach der Bedeutung aufgeworfen wird. Und wieviel rein ph~nomenologisch noch unbekannt war, soll die vorliegende Untersuchung zeigen. Sie geht aus von kausaler Fragestellung. Nur mit Tatsachen wird die Antwort gegeben. Von diesen Tatsaehen aus wird man vielleicht einmal etwas fiber die Bedeutung der Nukleolen ermitteln k6nnen.
254 citations
TL;DR: In this paper McClintock and Creighton conclusively demonstrated the occurrence of genetic and cytological crossingover, a process assumed but not proven since 1910.
Abstract: In this paper, McClintock and Creighton conclusively demonstrated the occurrence of genetic and cytological crossingover,
a process assumed but not proven since 1910. In it they took two genetic markers and two cytological markers and demonstrated
that when crossing-over occurred, they traveled together.
234 citations
176 citations
Book•
01 Jan 1931
176 citations