Abstract The phylogenetic relationships for Ipomoea species are incongruent in previous studies. Comparative karyotype analysis can provide valuable information for phylogenetic relationships among species. A reliable and efficient system for chromosome identification is the foundation for karyotype analysis. However, for the Ipomoea species, individual chromosomes were not identified in all previous reported karyotypes due to their small size, high number and similar morphology. Fluorescence in situ hybridization (FISH) using oligonucleotides (oligos) as probes is a new strategy for chromosome identification and karyotype analysis. Here, we developed the first set of oligo-based probes based on the reference genome of Ipomoea nil, a model species in the genus Ipomoea. In all, we developed four oligo-FISH probes. By a combined use of four oligo probes, sequential FISH analysis were conducted on the same metaphase cells with each round including two probes, which permitted simultaneous identification of all I. nil chromosomes and anchoring 15 pseudochromosomes to individual cytological chromosomes. Moreover, 45S and 5S rDNA were mapped to specific chromosomes. A karyotype based on individually identified chromosomes was established, which was the first FISH-based molecular cytogenetic karyotype of I. nil. Our study has created the basis for studying chromosome variation and evolution in genus Ipomoea by comparative karyotype analysis using this set of oligo probes.

中文翻译：

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日本牵牛花Ipomoea nil染色体特异性寡核苷酸标记和核型分析的开发

摘要 在以往的研究中，番薯属物种的系统发育关系是不一致的。比较核型分析可以为物种之间的系统发育关系提供有价值的信息。可靠、高效的染色体鉴定系统是核型分析的基础。然而，对于番薯属物种，由于它们的小尺寸、高数量和相似的形态，在所有先前报道的核型中并未鉴定出单个染色体。使用寡核苷酸 (oligos) 作为探针的荧光原位杂交 (FISH) 是染色体鉴定和核型分析的新策略。在这里，我们开发了第一套基于寡核苷酸的探针，其基于五爪属 (Ipomoea nil) 的一种模式物种的参考基因组。总的来说，我们开发了四种 oligo-FISH 探针。通过结合使用四个寡核苷酸探针，对相同的中期细胞进行顺序 FISH 分析，每轮包括两个探针，这允许同时识别所有 I. nil 染色体并将 15 条假染色体锚定到单个细胞学染色体上。此外，45S 和 5S rDNA 被定位到特定的染色体。建立了基于个体识别染色体的核型，这是第一个基于 FISH 的 I. nil 分子细胞遗传核型。我们的研究为使用这套寡核苷酸探针通过比较核型分析研究番薯属的染色体变异和进化奠定了基础。nil 染色体并将 15 个假染色体锚定到单个细胞学染色体上。此外，45S 和 5S rDNA 被定位到特定的染色体。建立了基于个体识别染色体的核型，这是第一个基于 FISH 的 I. nil 分子细胞遗传核型。我们的研究为使用这套寡核苷酸探针通过比较核型分析研究番薯属的染色体变异和进化奠定了基础。nil 染色体并将 15 个假染色体锚定到单个细胞学染色体上。此外，45S 和 5S rDNA 被定位到特定的染色体。建立了基于个体识别染色体的核型，这是第一个基于 FISH 的 I. nil 分子细胞遗传核型。我们的研究为使用这套寡核苷酸探针通过比较核型分析研究番薯属的染色体变异和进化奠定了基础。