Гуйчжоу провинциясендә явым-төшемнең сезонлы бүленеше тигез түгел, яз һәм җәй айларында явым-төшем күбрәк була, ләкин рапс үсентеләре көз һәм кыш айларында корылык стрессына бирешүчән, бу уңышка җитди йогынты ясый. Горчица - нигездә Гуйчжоу провинциясендә үстерелә торган махсус майлы культура. Ул корылыкка чыдам һәм таулы районнарда үстерелергә мөмкин. Ул корылыкка чыдам геннарның бай ресурсы. Корылыкка чыдам геннарны ачу горчица сортларын яхшырту һәм гермоплазма ресурсларында инновацияләр өчен бик мөһим. GRF гаиләсе үсемлекләрнең үсешендә һәм үсешендә, шулай ук корылык стрессына җавап бирүдә мөһим роль уйный. Хәзерге вакытта GRF геннары Arabidopsis 2, дөге (Oryza sativa) 12, рапс 13, мамык (Gossypium hirsutum) 14, бодай (Triticum) 15, энҗе тары (Setaria italica) 16 һәм Brassica17дә табылган, ләкин горчицада GRF геннары ачыкланганлыгы турында хәбәрләр юк. Бу тикшеренүдә горчицаның GRF гаиләсе геннары геном дәрәҗәсендә ачыкланды һәм аларның физик һәм химик үзенчәлекләре, эволюцион мөнәсәбәтләре, гомологиясе, сакланган мотивлары, ген структурасы, геннарның дупликациясе, цис-элементлары һәм үсенте стадиясе (дүрт яфраклы стадия) анализланды. Корылык стрессы астындагы экспрессия үрнәкләре корылыкка җавап бирүдә BjGRF геннарының потенциаль функциясен алга таба өйрәнү өчен фәнни нигез бирү һәм корылыкка чыдам горчица үрчетү өчен кандидат геннар бирү максатыннан комплекслы анализланды.
Brassica juncea геномында ике HMMER эзләү ярдәмендә утыз дүрт BjGRF гены ачыкланды, аларның барысында да QLQ һәм WRC доменнары бар. Аныкланган BjGRF геннарының CDS эзлеклелеге S1 өстәмә таблицасында күрсәтелгән. BjGRF01–BjGRF34 хромосомадагы урнашуына карап аталган. Бу гаиләнең физик-химик үзенчәлекләре аминокислота озынлыгының бик үзгәрүчән булуын күрсәтә, 261 aa (BjGRF19) дан 905 aa (BjGRF28) га кадәр. BjGRF изоэлектрик ноктасы 6,19 (BjGRF02) дан 9,35 кә (BjGRF03) га кадәр, уртача 8,33 тәшкил итә, һәм BjGRF ның 88,24% ы төп аксым. BjGRF-ның фаразланган молекуляр авырлык диапазоны 29,82 кДа (BjGRF19) - 102,90 кДа (BjGRF28) арасында; BjGRF аксымнарының тотрыксызлык индексы 51,13 (BjGRF08) - 78,24 (BjGRF19) арасында, барысы да 40 тан зуррак, бу май кислотасы индексының 43,65 (BjGRF01) - 78,78 (BjGRF22) арасында булуын күрсәтә, уртача гидрофильлек (GRAVY) -1,07 (BjGRF31) -0,45 (BjGRF22) арасында, барлык гидрофиль BjGRF аксымнарының да GRAVY кыйммәтләре тискәре, бу калдыклар аркасында гидрофоблык җитмәү белән бәйле булырга мөмкин. Субклеткалы локализацияне фаразлау күрсәткәнчә, 31 BjGRF кодланган аксым ядрода, BjGRF04 пероксисомаларда, BjGRF25 цитоплазмада һәм BjGRF28 хлоропластларда урнашырга мөмкин (1 нче таблица), бу BjGRFларның ядрода урнашырга һәм транскрипция факторы буларак мөһим көйләү ролен уйнарга мөмкинлеген күрсәтә.
Төрле төрләрдәге GRF гаиләләренең филогенетик анализы ген функцияләрен өйрәнергә ярдәм итә ала. Шуңа күрә, 35 рапс орлыгының, 16 шалканның, 12 дөгенең, 10 тарының һәм 9 Arabidopsis GRFларының тулы озынлыктагы аминокислота эзлеклелеге йөкләнгән һәм 34 билгеләнгән BjGRF генына нигезләнеп филогенетик агач төзелгән (1 нче рәсем). Өч субгаилә төрле сандагы әгъзаларны үз эченә ала; 116 GRF TF өч төрле субгаиләгә (A~C төркемнәре) бүленә, алар GRFларның 59 (50,86%), 34 (29,31%) һәм 23 (19,83)% тәшкил итә. Алар арасында 34 BjGRF гаиләсе әгъзасы 3 субгаиләгә таралган: А төркемендә 13 әгъза (38,24%), В төркемендә 12 әгъза (35,29%) һәм С төркемендә 9 әгъза (26,47%). Горчица полиплоидизациясе процессында төрле субгаиләләрдә BjGRF геннары саны төрлечә була, һәм геннарның көчәюе һәм югалуы булган булырга мөмкин. Шунысын да билгеләп үтәргә кирәк, С төркемендә дөге һәм тары GRFлары таралмаган, ә В төркемендә 2 дөге GRF һәм 1 тары GRF бар, һәм дөге һәм тары GRFларының күбесе бер тармакта тупланган, бу BjGRFларның ике ярлы үсемлекләр белән тыгыз бәйләнештә булуын күрсәтә. Алар арасында Arabidopsis thaliana'да GRF функциясе буенча иң тирән тикшеренүләр BjGRFларның функциональ тикшеренүләре өчен нигез булып тора.
Горчицаның филогенетик агачы, шул исәптән Brassica napus, Brassica napus, дөге, тары һәм Arabidopsis thaliana GRF гаиләсе әгъзалары.
Горчица GRF гаиләсендә кабатланучы геннарны анализлау. Фондагы соры сызык горчица геномындагы синхронлаштырылган блокны, кызыл сызык BjGRF генының сегментланган кабатлану парын күрсәтә;
Дүртенче яфрак стадиясендә корылык стрессы астында BjGRF ген экспрессиясе. qRT-PCR мәгълүматлары S5 өстәмә таблицасында күрсәтелгән. Мәгълүматлардагы мөһим аермалар кечкенә хәрефләр белән күрсәтелгән.
Глобаль климат үзгәрүен дәвам иткәнлектән, культураларның корылык стрессына ничек каршы торуын өйрәнү һәм аларның түземлек механизмнарын яхшырту кайнар тикшеренү темасына әйләнде18. Корылыктан соң, үсемлекләрнең морфологик структурасы, ген экспрессиясе һәм метаболик процесслары үзгәрәчәк, бу фотосинтезның туктавына һәм метаболик бозылуга китерергә мөмкин, бу культураларның уңышына һәм сыйфатына тәэсир итә19,20,21. Үсемлекләр корылык сигналларын сизгәндә, алар Ca2+ һәм фосфатидилинозитол кебек икенче хәбәрчеләр җитештерәләр, күзәнәк эчендәге кальций ионнары концентрациясен арттыралар һәм аксым фосфорлашу юлының көйләү челтәрен активлаштыралар22,23. Соңгы максатлы аксым турыдан-туры күзәнәк саклануында катнаша яки TFлар аша бәйле стресс геннары экспрессиясен көйли, үсемлекләрнең стресска чыдамлыгын арттыра24,25. Шулай итеп, TFлар корылык стрессына җавап бирүдә мөһим роль уйный. Корылык стрессына җавап бирүче TFларның эзлеклелеге һәм ДНК бәйләнеш үзлекләре буенча, TFларны төрле гаиләләргә бүлергә мөмкин, мәсәлән, GRF, ERF, MYB, WRKY һәм башка гаиләләр26.
GRF ген гаиләсе - үсемлеккә хас TF төре, ул үсеш, үсеш, сигнал трансдукциясе һәм үсемлекләрнең саклану җаваплары кебек төрле аспектларда мөһим роль уйный27. Беренче GRF гены O. sativaда ачыкланганнан бирле28, күп төрләрдә күбрәк GRF геннары ачыкланды һәм аларның үсемлекләрнең үсешенә, үсешенә һәм стресс җавапларына йогынты ясавы күрсәтелде8, 29, 30, 31, 32. Brassica juncea геномы эзлеклелеге басылып чыгу белән, BjGRF ген гаиләсен ачыклау мөмкин булды33. Бу тикшеренүдә, горчица геномында 34 BjGRF гены ачыкланды һәм аларның хромосомаль урнашуына нигезләнеп BjGRF01–BjGRF34 дип аталды. Аларның барысында да югары дәрәҗәдә сакланган QLQ һәм WRC доменнары бар. Физик-химик үзлекләрне анализлау BjGRF аксымнарының (BjGRF28дән кала) аминокислота саннарындагы һәм молекуляр авырлыктагы аермаларның әһәмиятле булмавын күрсәтте, бу BjGRF гаиләсе әгъзаларының охшаш функцияләргә ия булырга мөмкинлеген күрсәтә. Ген структурасын анализлау күрсәткәнчә, BjGRF геннарының 64,7% ында 4 экзон бар, бу BjGRF ген структурасының эволюциядә чагыштырмача сакланганлыгын күрсәтә, ләкин BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 һәм BjGRF29 геннарындагы экзоннар саны зуррак. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, экзоннар яки интроннарны өстәү яки бетерү ген структурасында һәм функциясендә аермаларга китерергә мөмкин, шуның белән яңа геннар барлыкка килергә мөмкин34,35,36. Шуңа күрә без BjGRF интронының эволюция вакытында югалганын фаразлыйбыз, бу ген функциясендә үзгәрешләргә китерергә мөмкин. Гамәлдәге тикшеренүләргә туры китереп, без шулай ук интроннар санының ген экспрессиясе белән бәйле булуын ачыкладык. Гендагы интроннар саны зур булганда, ген төрле тискәре факторларга тиз җавап бирә ала.
Геннарның кабатлануы геном һәм генетик эволюциядә төп фактор булып тора37. Бәйле тикшеренүләр күрсәткәнчә, геннарның кабатлануы GRF геннары санын гына арттырмый, ә үсемлекләрнең төрле тискәре мохит шартларына җайлашуына ярдәм итү өчен яңа геннар булдыру чарасы булып та хезмәт итә38. Бу тикшеренүдә барлыгы 48 кабатланган ген пары табылды, аларның барысы да сегментлы кабатланулар иде, бу сегментлы кабатлануларның бу гаиләдә геннар санын арттыруның төп механизмы булуын күрсәтә. Әдәбиятта сегментлы кабатлануның Arabidopsis һәм җиләктә GRF ген гаиләсе әгъзаларының көчәюенә нәтиҗәле ярдәм итә алуы турында хәбәр ителә, һәм бу ген гаиләсенең тандем кабатлануы бер генә төрдә дә табылмады27,39. Бу тикшеренү нәтиҗәләре Arabidopsis thaliana һәм җиләк гаиләләре буенча булган тикшеренүләр белән туры килә, бу GRF гаиләсенең төрле үсемлекләрдә сегментлы кабатлану аша геннар санын арттыра һәм яңа геннар тудыра алуын күрсәтә.
Бу тикшеренүдә горчицада барлыгы 34 BjGRF гены ачыкланды, алар 3 субгаиләгә бүленде. Бу геннар охшаш сакланган мотивлар һәм ген структураларын күрсәттеләр. Коллинеарлык анализы горчицада 48 пар сегмент дупликациясен ачыклады. BjGRF промотор өлкәсендә яктылык реакциясе, гормональ реакция, әйләнә-тирә мохит стресс реакциясе, үсеш һәм үсеш белән бәйле цис-эффект элементлары бар. Горчица үсентесе стадиясендә (тамырлар, сабаклар, яфраклар) 34 BjGRF генының экспрессиясе, һәм корылык шартларында 10 BjGRF генының экспрессия үрнәге ачыкланды. Корылык стрессы астында BjGRF геннарының экспрессия үрнәкләре охшаш булуы һәм охшаш булырга мөмкин булуы ачыкланды. Корылыкны мәҗбүр итү регуляциясендә катнашу. BjGRF03 һәм BjGRF32 геннары корылык стрессында уңай регулятив роль уйный ала, ә BjGRF06 һәм BjGRF23 корылык стрессында miR396 максатчан геннары буларак роль уйный. Гомумән алганда, безнең тикшеренү Brassicaceae үсемлекләрендә BjGRF генының функциясен киләчәктә ачу өчен биологик нигез бирә.
Бу экспериментта кулланылган горчица орлыклары Гуйчжоу Авыл хуҗалыгы фәннәре академиясенең Гуйчжоу май орлыкларын тикшерү институты тарафыннан бирелгән. Бөтен орлыкларны сайлап алыгыз һәм туфракка утыртыгыз (субстрат: туфрак = 3:1), һәм дүрт яфраклы стадиядән соң тамырларны, сабакларны һәм яфракларны җыегыз. Корылыкны симуляцияләү өчен үсемлекләр 20% PEG 6000 белән эшкәртелде, һәм яфраклар 0, 3, 6, 12 һәм 24 сәгатьтән соң җыелды. Барлык үсемлек үрнәкләре шунда ук сыек азотта туңдырылды, аннары киләсе сынау өчен -80°C температурадагы туңдыргычта сакланды.
Бу тикшеренү барышында алынган яки анализланган барлык мәгълүматлар бастырылган мәкаләдә һәм өстәмә мәгълүмат файлларында кертелгән.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 22 гыйнвары