Impact of polyploidy on fertility variation of Mediterranean Arundo L. (Poaceae)

Failure of seed production in the genus Arundo L. (Poaceae) is often attributed to polyploidy. This study tested the impact of two ploidy levels (2n = 12 and 18x) on the fertility of four Mediterranean Arundo. Viable pollen was screened from its production to its germination, and seed occurrence was monitored in admixture or isolated conditions. In addition, insights on restructuration of polyploid genomes were analysed using molecular cytogenetics. Our results show that high ploidy levels do not automatically induce failure of sexual reproduction. The two ploidy levels are able to produce viable pollen and seed set depending on species and cultural conditions. The sterility of A. micrantha (2n = 12x) and A. donax (2n = 18x) is due to the early failures of gametogenesis steps. For 18x cytotypes of A. donaciformis and A. plinii, seed absence for isolated genotype vs. seed production in admixed culture support their auto-incompatibility.

RésuméL’absence de graines chez les espèces d’Arundo L. (Poaceae) est souvent attribuée à la polyploïdie du genre. Cette étude teste l’impact de hauts niveaux polyploïdes (2n = 12 et 18x) sur la fertilité de quatre espèces méditerranéennes. La viabilité pollinique est évaluée de la production à la germination pollinique, ainsi que la présence de graine en condition isolée et en mélange génotypique. De plus, des outils de cytogénétique moléculaire renseignent sur la restructuration de ces génomes polyploïdes. Nos résultats montrent que les hauts niveaux polyploïdes n’induisent pas nécessairement la stérilité, les deux niveaux de ploïdie pouvant produire des graines selon l’espèce et les conditions de culture. La stérilité d’A. micrantha (2n = 12x) et d’A. donax (18x) provient d’anomalies précoces de la gamétogenèse. Enfin, l’auto-incompatibilité des cytotypes 18x d’A. plinii et d’A. donaciformis est suggérée par l’absence de graines en condition isolée vs leur présence en mélange génotypique.