Гуйчжоу провинциясында жаан-чачындын мезгилдик бөлүштүрүлүшү бирдей эмес, жаан-чачын жазында жана жайында көбүрөөк болот, бирок рапс көчөттөрү күзүндө жана кышында кургакчылык стрессине кабылышат, бул түшүмдүүлүккө олуттуу таасирин тийгизет. Горчица - негизинен Гуйчжоу провинциясында өстүрүлгөн өзгөчө майлуу өсүмдүк. Ал кургакчылыкка чыдамдуу жана тоолуу аймактарда өстүрсө болот. Бул кургакчылыкка чыдамдуу гендердин бай ресурсу. Кургакчылыкка чыдамдуу гендердин ачылышы горчица сортторун жакшыртуу учун чечуучу мааниге ээ. жана гермплазма ресурстарындагы инновациялар. GRF үй-бүлөсү өсүмдүктөрдүн өсүшүнө жана өнүгүшүнө жана кургакчылык стрессине жооп кайтарууда маанилүү ролду ойнойт. Учурда GRF гендери Арабидопсисте 2, күрүчтө (Oryza sativa) 12, рапс 13, пахтада (Gossypium hirsutum) 14, буудайда (Triticum) табылган. aestivum)15, бермет таруу (Setaria italica)16 жана Brassica17, бирок горчицада табылган GRF гендери жөнүндө эч кандай билдирүүлөр жок. Бул изилдөөдө горчичтын GRF үй-бүлөлүк гендери геномдун деңгээлинде аныкталган жана алардын физикалык жана химиялык мүнөздөмөлөрү, эволюциялык байланыштары, гомологиясы, сакталган мотивдери, гендин түзүлүшү, гендин копияланышы, cis-элементтер жана көчөт стадиялары (төрт жалбырактуу этап) талданган. BjGRF гендердин кургакчылыкка жооп кайтаруудагы потенциалдуу функциясын мындан аркы изилдөөлөр үчүн илимий негизди камсыз кылуу жана кургакчылыкка чыдамдуу горчичти өстүрүү үчүн талапкер гендерди камсыз кылуу үчүн кургакчылык стрессиндеги экспрессия схемалары ар тараптуу талданды.
Отуз төрт BjGRF гени Brassica juncea геномунда эки HMMER издөө аркылуу аныкталган, алардын бардыгында QLQ жана WRC домендери бар. Белгиленген BjGRF гендердин CDS ырааттуулугу S1 кошумча таблицада берилген. BjGRF01–BjGRF34 хромосомадагы жайгашкан жерине жараша аталган. Бул үй-бүлөнүн физикалык-химиялык касиеттери аминокислота узундугу 261 аа (BjGRF19) дан 905 аага (BjGRF28) чейин өзгөрүлмөлүү экенин көрсөтүп турат. BjGRF изоэлектрдик чекити 6,19 (BjGRF02) дан 9,35 (BjGRF03) чейин орточо 8,33 жана BjGRF 88,24% негизги белок болуп саналат. BjGRFдин болжолдонгон молекулярдык салмагы диапазону 29,82 кДадан (BjGRF19) 102,90 кДага (BjGRF28) чейин; BjGRF белокторунун туруксуздук индекси 51,13 (BjGRF08) дан 78,24 (BjGRF19) чейин, бардыгы 40тан жогору, бул май кислотасынын индекси 43,65тен (BjGRF01) 78,78ге (BjGRF22) чейин (орточо гидрофиликтүүлүк) чейин өзгөрөт. -1,07 (BjGRF31) -0,45 (BjGRF22), бардык гидрофилдик BjGRF протеиндеринде GRAVY терс маанилери бар, бул калдыктар менен шартталган гидрофобдуктун жоктугунан болушу мүмкүн. Субклеткалык локализацияны болжолдоо 31 BjGRF коддолгон протеинди ядродо, BjGRF04 пероксисомаларда, BjGRF25 цитоплазмада, ал эми BjGRF28 хлоропласттарда локализацияланышы мүмкүн экенин көрсөттү (1-таблица), бул BjGRF локалдашкан жана ядродо маанилүү ролду ойной алат. транскрипция фактору.
Ар кандай түрдөгү GRF үй-бүлөлөрүнүн филогенетикалык анализи гендик функцияларды изилдөөгө жардам берет. Ошондуктан, 35 рапс, 16 шалкан, 12 күрүч, 10 таруу жана 9 Arabidopsis GRFs толук узундуктагы аминокислота тизмеги жүктөлүп алынып, 34 аныкталган BjGRF генинин негизинде филогенетикалык дарак курулган (1-сүрөт). Үч субфамилия мүчөлөрүнүн ар кандай санын камтыйт; 116 GRF ТФ үч түрдүү субфамилияга (A~C топторуна) бөлүнөт, алар тиешелүүлүгүнө жараша 59 (50,86%), 34 (29,31%) жана 23 (19,83)% ГРФти камтыйт. Алардын ичинен 34 BjGRF үй-бүлө мүчөлөрү 3 субфамилияга чачырап кеткен: А тобунда 13 мүчө (38,24%), В тобунда 12 мүчө (35,29%) жана С тобунда 9 мүчө (26,47%). Горчица полиплоидизация процессинде, ар кандай субфамилиялардагы BjGRFs гендердин саны ар түрдүү жана гендин күчөшү жана жоготуусу болгон болушу мүмкүн. Белгилей кетсек, С тобундагы күрүч жана таруу ГРФ бөлүштүрүлбөйт, ал эми В тобунда 2 күрүч жана 1 таруу ГРФ бар, ал эми күрүч жана таруу ГРФтин көбү бир бутакка топтолгон, бул BjGRFs эки канаттуулар менен тыгыз байланышта экенин көрсөтүп турат. Алардын арасында Arabidopsis thalianaдагы GRF функциясы боюнча эң терең изилдөөлөр BjGRFs функционалдык изилдөөлөр үчүн негиз болуп саналат.
Горчица филогенетикалык дарагы, анын ичинде Brassica napus, Brassica napus, күрүч, таруу жана Arabidopsis thaliana GRF үй-бүлө мүчөлөрү.
Горчица GRF үй-бүлөсүндө кайталануучу гендердин анализи. Фондогу боз сызык горчица геномундагы синхрондоштурулган блокту, кызыл сызык BjGRF генинин жуп сегменттелген кайталанышын билдирет;
Төртүнчү жалбырак баскычында кургакчылык стресс астында BjGRF ген экспрессиясы. qRT-PCR маалыматтары S5 кошумча таблицада көрсөтүлгөн. Маалыматтардагы олуттуу айырмачылыктар кичине тамгалар менен белгиленет.
Глобалдык климат өзгөрүп жаткандыктан, өсүмдүктөрдүн кургакчылык стрессине кантип туруштук берерин изилдөө жана алардын сабырдуулук механизмдерин жакшыртуу кызуу изилдөө темасына айланды18. Кургакчылыктан кийин өсүмдүктөрдүн морфологиялык түзүлүшү, ген экспрессиясы жана зат алмашуу процесстери өзгөрөт, бул фотосинтездин токтоп калышына жана зат алмашуунун бузулушуна алып келиши мүмкүн, түшүмдүүлүккө жана айыл чарба өсүмдүктөрүнүн сапатына таасирин тийгизет19,20,21. Өсүмдүктөр кургакчылык сигналдарын сезгенде, алар Ca2+ жана фосфатидилинозит сыяктуу экинчи кабарчыларды чыгарышат, клетка ичиндеги кальций ионунун концентрациясын жогорулатат жана белоктун фосфорлануу жолунун жөнгө салуучу тармагын активдештирет22,23. Акыркы максаттуу протеин клеткалык коргонууга түздөн-түз катышат же TFs аркылуу тиешелүү стресс гендердин экспрессиясын жөнгө салат, өсүмдүктүн стресске чыдамдуулугун жогорулатат. Ошентип, TFs кургакчылык стресске жооп берүү үчүн чечүүчү ролду ойнойт. Кургакчылык стресске жооп берүүчү ТФнын ырааттуулугу жана ДНКны байланыштыруучу касиеттери боюнча, ТФлар GRF, ERF, MYB, WRKY жана башка үй-бүлөлөр26 сыяктуу ар кандай үй-бүлөлөргө бөлүнөт.
GRF гендердин үй-бүлөсү өсүү, өнүгүү, сигналды өткөрүү жана өсүмдүктөрдүн коргонуу реакциялары27 сыяктуу ар кандай аспектилерде маанилүү ролду ойногон өсүмдүккө мүнөздүү TFтин бир түрү. Биринчи GRF гени O. sativa28де аныкталгандан бери, барган сайын көбүрөөк GRF гендери көптөгөн түрлөрдө аныкталган жана өсүмдүктөрдүн өсүшүнө, өнүгүшүнө жана стресске жооп кайтарууга таасир эткен8, 29, 30,31,32. Brassica juncea геномунун ырааттуулугунун жарыяланышы менен BjGRF ген үй-бүлөсүн аныктоо мүмкүн болду33. Бул изилдөөдө 34 BjGRF гени бүт кычы геномунда аныкталган жана хромосомалык абалына жараша BjGRF01–BjGRF34 деп аталган. Алардын бардыгы жогорку деңгээлде сакталган QLQ жана WRC домендерин камтыйт. Физика-химиялык касиеттерин талдоо BjGRF белокторунун (BjGRF28ден башка) аминокислоталардын санындагы жана молекулярдык салмактарындагы айырмачылыктар олуттуу эмес экенин көрсөттү, бул BjGRF үй-бүлө мүчөлөрүнүн окшош функцияларына ээ болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат. Ген структурасын талдоо BjGRF гендердин 64,7% 4 экзонду камтыганын көрсөттү, бул BjGRF ген структурасы эволюцияда салыштырмалуу сакталганын, бирок BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 жана BjGRF29 гендериндеги экзондордун саны көбүрөөк экенин көрсөтүп турат. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, экзондорду же интрондорду кошуу же жок кылуу гендердин структурасында жана функцияларында айырмачылыктарга алып келиши мүмкүн, ошону менен жаңы гендер пайда болот34,35,36. Ошондуктан, биз BjGRF интрону эволюция учурунда жоголгон деп божомолдоп жатабыз, бул гендин функциясын өзгөртүүгө алып келиши мүмкүн. Учурдагы изилдөөлөргө ылайык, биз ошондой эле интрондордун саны гендин экспрессиясы менен байланыштуу экенин байкадык. Гендеги интрондордун саны көп болгондо, ген ар кандай жагымсыз факторлорго тез жооп бере алат.
Гендердин кайталанышы геномдук жана генетикалык эволюциянын негизги фактору болуп саналат37. Тиешелүү изилдөөлөр гендин копияланышы GRF гендердин санын гана көбөйтпөстөн, ошондой эле өсүмдүктөрдүн айлана-чөйрөнүн ар кандай жагымсыз шарттарына ыңгайлашуусуна жардам берүүчү жаңы гендерди жаратуу каражаты катары кызмат кылаарын көрсөттү38. Бул изилдөөдө бардыгы болуп 48 кайталанган ген жуптары табылды, алардын бардыгы сегменттик кайталануулар болгон, бул сегменттик кайталануулар бул үй-бүлөдөгү гендердин санын көбөйтүүнүн негизги механизми экенин көрсөтүп турат. Бул сегменттик кайталоо Арабидопсис жана кулпунайда GRF ген үй-бүлө мүчөлөрүнүн күчөшүнө натыйжалуу көмөк көрсөтө алат деп адабияттарда кабарланган, жана бул ген үй-бүлөнүн тандемдик кайталоосу эч бир түрдө табылган эмес27,39. Бул изилдөөнүн натыйжалары Arabidopsis thaliana жана кулпунайдын үй-бүлөлөрү боюнча болгон изилдөөлөр менен шайкеш келет, бул GRF үй-бүлөсү гендердин санын көбөйтө алат жана ар кандай өсүмдүктөрдө сегменттик кайталоо аркылуу жаңы гендерди түзө алат.
Бул изилдөөдө горчицада жалпысынан 34 BjGRF гени аныкталган, алар 3 субфамилияга бөлүнгөн. Бул гендер окшош сакталган мотивдерди жана ген структураларын көрсөттү. Коллинеарлык анализ горчицадагы 48 жуп сегментти кайталоону аныктады. BjGRF промоутер аймагы жарык реакциясы, гормоналдык жооп, экологиялык стресске жооп берүү жана өсүү жана өнүгүү менен байланышкан cis-активдүү элементтерди камтыйт. 34 BjGRF генинин экспрессиясы горчица көчөттөрүнүн стадиясында (тамыры, сабагы, жалбырактары) жана кургакчылык шарттарында 10 BjGRF генинин экспрессия үлгүсү аныкталган. Бул кургакчылык стресс астында BjGRF гендердин экспрессия үлгүлөрү окшош жана окшош болушу мүмкүн деп табылган. кургакчылыкка тартууну жөнгө салуу. BjGRF03 жана BjGRF32 гендер кургакчылык стрессинде оң жөнгө салуучу ролду ойношу мүмкүн, ал эми BjGRF06 жана BjGRF23 miR396 максаттуу гендер катары кургакчылык стрессинде роль ойнойт. Жалпысынан алганда, биздин изилдөө Brassicaceae өсүмдүктөрүндө BjGRF ген функциясын келечекте ачуу үчүн биологиялык негиз түзөт.
Бул экспериментте колдонулган горчица уруктары Гуйчжоу айыл чарба илимдер академиясынын Гуйчжоу май уруктарын изилдөө институту тарабынан берилген. Бардык уруктарды тандап, топуракка отургузуңуз (субстрат: топурак = 3:1), төрт жалбырактан кийин тамырларды, сабактарды жана жалбырактарды чогултуңуз. Өсүмдүктөр кургакчылыкты окшоштуруу үчүн 20% PEG 6000 менен дарыланып, жалбырактары 0, 3, 6, 12 жана 24 сааттан кийин чогултулган. Бардык өсүмдүк үлгүлөрү дароо суюк азотто тоңдурулган, андан кийин кийинки сыноо үчүн -80°C тоңдургучта сакталган.
Бул изилдөөнүн жүрүшүндө алынган же талданган бардык маалыматтар жарыяланган макалада жана кошумча маалымат файлдарында камтылган.
Посттун убактысы: Январь-22-2025