Id-distribuzzjoni staġjonali tal-preċipitazzjoni fil-Provinċja ta 'Guizhou hija irregolari, b'aktar preċipitazzjoni fir-rebbiegħa u fis-sajf, iżda n-nebbieta tal-kolza huma suxxettibbli għall-istress tan-nixfa fil-ħarifa u fix-xitwa, li taffettwa serjament ir-rendiment. Il-mustarda hija għelejjel speċjali taż-żerriegħa taż-żejt imkabbra prinċipalment fil-Provinċja ta 'Guizhou. Għandu tolleranza qawwija għan-nixfa u jista 'jitkabbar f'żoni muntanjużi. Huwa riżors għani ta 'ġeni reżistenti għan-nixfa. L-iskoperta ta 'ġeni reżistenti għan-nixfa hija ta' importanza kritika għat-titjib tal-varjetajiet tal-mustarda. u l-innovazzjoni fir-riżorsi tal-ġermoplasma. Il-familja GRF għandha rwol kritiku fit-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti u r-rispons għall-istress tan-nixfa. Fil-preżent, il-ġeni GRF instabu f'Arabidopsis 2, ross (Oryza sativa) 12, żerriegħa tal-kolza 13, qoton (Gossypium hirsutum) 14, qamħ (Triticum). aestivum)15, millieġ tal-perla (Setaria italica)16 u Brassica17, iżda m'hemm l-ebda rapporti ta' ġeni GRF misjuba fil-mustarda. F'dan l-istudju, il-ġeni tal-familja GRF tal-mustarda ġew identifikati fil-livell tal-ġenoma kollu u l-karatteristiċi fiżiċi u kimiċi tagħhom, ir-relazzjonijiet evoluzzjonarji, l-omoloġija, il-motifi kkonservati, l-istruttura tal-ġeni, id-duplikazzjoni tal-ġeni, l-elementi cis u l-istadju ta 'nebbieta (stadju ta' erba 'weraq) ġew analizzati. Il-mudelli ta 'espressjoni taħt stress tan-nixfa ġew analizzati b'mod komprensiv biex jipprovdu bażi xjentifika għal aktar studji dwar il-funzjoni potenzjali tal-ġeni BjGRF fir-rispons għan-nixfa u biex jipprovdu ġeni kandidati għat-tnissil tal-mustarda li tollera n-nixfa.
Erbgħa u tletin ġeni BjGRF ġew identifikati fil-ġenoma Brassica juncea bl-użu ta 'żewġ tfittxijiet HMMER, li kollha fihom id-dominji QLQ u WRC. Is-sekwenzi CDS tal-ġeni BjGRF identifikati huma ppreżentati fit-Tabella Supplimentari S1. BjGRF01–BjGRF34 huma msemmija abbażi tal-post tagħhom fuq il-kromożomi. Il-proprjetajiet fiżikokimiċi ta 'din il-familja jindikaw li t-tul tal-aċidu amminiku huwa varjabbli ħafna, li jvarja minn 261 aa (BjGRF19) sa 905 aa (BjGRF28). Il-punt iżoelettriku ta 'BjGRF ivarja minn 6.19 (BjGRF02) sa 9.35 (BjGRF03) b'medja ta' 8.33, u 88.24% ta 'BjGRF hija proteina bażika. Il-medda ta 'piż molekulari previst ta' BjGRF hija minn 29.82 kDa (BjGRF19) sa 102.90 kDa (BjGRF28); l-indiċi ta 'instabilità tal-proteini BjGRF tvarja minn 51.13 (BjGRF08) sa 78.24 (BjGRF19), kollha huma akbar minn 40, li jindika li l-indiċi tal-aċidu xaħmi jvarja minn 43.65 (BjGRF01) sa 78.78 (BjGRF22), il-firxa tal-medja - hydrophilicity (GRAV170) (BjGRF31) sa -0.45 (BjGRF22), il-proteini idrofiliċi BjGRF kollha għandhom valuri GRAVY negattivi, li jistgħu jkunu minħabba n-nuqqas ta 'idrofobiċità kkawżata mir-residwi. It-tbassir tal-lokalizzazzjoni subċellulari wriet li 31 proteina kodifikata b'BjGRF jistgħu jiġu lokalizzati fin-nukleu, BjGRF04 jista 'jkun lokalizzat fil-peroxisomes, BjGRF25 jista' jiġi lokalizzat fiċ-ċitoplasma, u BjGRF28 jista 'jiġi lokalizzat fil-kloroplasti (Tabella 1), li jindika li BjGRF04 jista' jkun lokalizzat u r-rwol ta 'transkrizzjoni importanti fin-nukleu. fattur.
Analiżi filoġenetika tal-familji GRF fi speċi differenti tista 'tgħin biex jiġu studjati l-funzjonijiet tal-ġeni. Għalhekk, is-sekwenzi ta 'aċidu amminiku ta' tul sħiħ ta '35 żerriegħa tal-kolza, 16 nevew, 12 ross, 10 millieġ u 9 Arabidopsis GRFs ġew imniżżla u siġra filoġenetika nbniet ibbażata fuq 34 ġeni BjGRF identifikati (Fig. 1). It-tliet sottofamilji fihom numri differenti ta’ membri; 116 GRF TFs huma maqsuma fi tliet sottofamilji differenti (gruppi A ~ C), li fihom 59 (50.86%), 34 (29.31%) u 23 (19.83)% tal-GRFs, rispettivament. Fosthom, 34 membru tal-familja BjGRF huma mferrxa fuq 3 sottofamilji: 13-il membru fil-grupp A (38.24%), 12-il membru fil-grupp B (35.29%) u 9 membri fil-grupp Ċ (26.47%). Fil-proċess ta 'poliploidizzazzjoni tal-mustarda, in-numru ta' ġeni BjGRFs f'sottofamilji differenti huwa differenti, u l-amplifikazzjoni u t-telf tal-ġeni setgħu seħħew. Ta 'min jinnota li m'hemm l-ebda distribuzzjoni ta' GRFs tar-ross u tal-millieġ fil-grupp C, filwaqt li hemm 2 GRFs tar-ross u 1 GRF tal-millieġ fil-grupp B, u ħafna mill-GRFs tar-ross u tal-millieġ huma miġbura f'fergħa waħda, li jindika li BjGRFs huma relatati mill-qrib mad-dikots. Fosthom, l-aktar studji fil-fond dwar il-funzjoni GRF f'Arabidopsis thaliana jipprovdu bażi għal studji funzjonali ta 'BjGRFs.
Siġra filoġenetika tal-mustarda inkluż Brassica napus, Brassica napus, ross, millieġ u membri tal-familja Arabidopsis thaliana GRF.
Analiżi ta 'ġeni ripetittivi fil-familja GRF tal-mustarda.... Il-linja griża fl-isfond tirrappreżenta blokka sinkronizzata fil-ġenoma tal-mustarda, il-linja ħamra tirrappreżenta par ripetizzjonijiet segmentati tal-ġene BjGRF;
Espressjoni tal-ġeni BjGRF taħt stress tan-nixfa fir-raba 'stadju tal-weraq. Id-dejta tal-qRT-PCR tidher fit-Tabella Supplimentari S5. Differenzi sinifikanti fid-dejta huma indikati b'ittri żgħar.
Hekk kif il-klima globali qed tkompli tinbidel, l-istudju ta’ kif l-uċuħ tar-raba’ jlaħħqu mal-istress tan-nixfa u t-titjib tal-mekkaniżmi ta’ tolleranza tagħhom sar suġġett ta’ riċerka jaħraq18. Wara n-nixfa, l-istruttura morfoloġika, l-espressjoni tal-ġeni u l-proċessi metaboliċi tal-pjanti se jinbidlu, li jistgħu jwasslu għall-waqfien tal-fotosintesi u tfixkil metaboliku, li jaffettwaw ir-rendiment u l-kwalità tal-għelejjel19,20,21. Meta l-pjanti jħossu sinjali tan-nixfa, jipproduċu t-tieni messaġġiera bħal Ca2+ u phosphatidylinositol, iżidu l-konċentrazzjoni intraċellulari tal-jone tal-kalċju u jattivaw in-netwerk regolatorju tal-passaġġ tal-fosforilazzjoni tal-proteini22,23. Il-proteina fil-mira finali hija involuta direttament fid-difiża ċellulari jew tirregola l-espressjoni ta 'ġeni ta' stress relatati permezz ta 'TFs, ittejjeb it-tolleranza tal-pjanti għall-istress24,25. Għalhekk, it-TFs għandhom rwol kruċjali fir-rispons għall-istress tan-nixfa. Skont is-sekwenza u l-proprjetajiet tal-irbit tad-DNA tat-TFs li jirrispondu għall-istress tan-nixfa, it-TFs jistgħu jinqasmu f'familji differenti, bħal GRF, ERF, MYB, WRKY u familji oħra26.
Il-familja tal-ġeni GRF hija tip ta 'TF speċifiku għall-pjanti li għandu rwoli importanti f'diversi aspetti bħat-tkabbir, l-iżvilupp, it-trasduzzjoni tas-sinjali u r-risponsi tad-difiża tal-pjanti27. Peress li l-ewwel ġene GRF ġie identifikat f'O. sativa28, aktar u aktar ġeni GRF ġew identifikati f'ħafna speċi u wrew li jaffettwaw it-tkabbir tal-pjanti, l-iżvilupp u r-rispons għall-istress8, 29, 30,31,32. Bil-pubblikazzjoni tas-sekwenza tal-ġenoma Brassica juncea, l-identifikazzjoni tal-familja tal-ġeni BjGRF saret possibbli33. F'dan l-istudju, ġew identifikati 34 ġene BjGRF fil-ġenoma kollu tal-mustarda u jisimhom BjGRF01–BjGRF34 abbażi tal-pożizzjoni kromosomali tagħhom. Kollha kemm huma fihom dominji QLQ u WRC kkonservati ħafna. Analiżi tal-proprjetajiet fiżikokimiċi wriet li d-differenzi fin-numri ta 'aċidi amminiċi u piżijiet molekulari tal-proteini BjGRF (ħlief BjGRF28) ma kinux sinifikanti, li jindika li l-membri tal-familja BjGRF jista' jkollhom funzjonijiet simili. L-analiżi tal-istruttura tal-ġeni wriet li 64.7% tal-ġeni BjGRF kien fihom 4 exons, li jindikaw li l-istruttura tal-ġene BjGRF hija relattivament konservata fl-evoluzzjoni, iżda n-numru ta 'exons fil-ġeni BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 u BjGRF29 huwa akbar. Studji wrew li ż-żieda jew it-tħassir ta 'esons jew introni jistgħu jwasslu għal differenzi fl-istruttura u l-funzjoni tal-ġeni, u b'hekk joħolqu ġeni ġodda34,35,36. Għalhekk, aħna nispekulaw li l-intron ta 'BjGRF intilef matul l-evoluzzjoni, li jista' jikkawża bidliet fil-funzjoni tal-ġeni. B'mod konsistenti ma 'studji eżistenti, sibna wkoll li n-numru ta' introni kien assoċjat mal-espressjoni tal-ġeni. Meta n-numru ta 'introni f'ġene huwa kbir, il-ġene jista' jirrispondi malajr għal diversi fatturi sfavorevoli.
Id-duplikazzjoni tal-ġeni hija fattur ewlieni fl-evoluzzjoni ġenomika u ġenetika37. Studji relatati wrew li d-duplikazzjoni tal-ġeni mhux biss iżżid in-numru ta’ ġeni GRF, iżda sservi wkoll bħala mezz biex jiġu ġġenerati ġeni ġodda biex jgħinu lill-pjanti jadattaw għal diversi kundizzjonijiet ambjentali avversi38. F'dan l-istudju nstabu total ta '48 par ta' ġeni duplikati, li kollha kienu duplikazzjonijiet segmentali, li jindikaw li duplikazzjonijiet segmentali huma l-mekkaniżmu ewlieni biex jiżdied in-numru ta 'ġeni f'din il-familja. Ġie rrappurtat fil-letteratura li d-duplikazzjoni segmentali tista 'tippromwovi b'mod effettiv l-amplifikazzjoni tal-membri tal-familja tal-ġeni GRF f'Arabidopsis u frawli, u ma nstabet l-ebda duplikazzjoni tandem ta' din il-familja tal-ġeni fi kwalunkwe mill-ispeċi27,39. Ir-riżultati ta 'dan l-istudju huma konsistenti ma' studji eżistenti fuq Arabidopsis thaliana u familji tal-frawli, li jissuġġerixxu li l-familja GRF tista 'żżid in-numru ta' ġeni u tiġġenera ġeni ġodda permezz ta 'duplikazzjoni segmentali f'pjanti differenti.
F'dan l-istudju, total ta '34 ġeni BjGRF ġew identifikati fil-mustarda, li kienu maqsuma fi 3 sottofamilji. Dawn il-ġeni wrew motivi u strutturi tal-ġeni kkonservati simili. L-analiżi tal-kolinearità wriet 48 pari ta 'duplikazzjoni tas-segmenti fil-mustarda. Ir-reġjun promotur BjGRF fih elementi li jaġixxu cis assoċjati ma 'rispons tad-dawl, rispons ormonali, rispons għall-istress ambjentali, u tkabbir u żvilupp. L-espressjoni ta '34 ġeni BjGRF ġiet skoperta fl-istadju ta' nebbieta tal-mustarda (għeruq, zkuk, weraq), u l-mudell ta 'espressjoni ta' 10 ġeni BjGRF taħt kundizzjonijiet ta 'nixfa. Instab li l-mudelli ta 'espressjoni tal-ġeni BjGRF taħt stress tan-nixfa kienu simili u jistgħu jkunu simili. involviment fin-nixfa Sfurzar regolament. Il-ġeni BjGRF03 u BjGRF32 jista 'jkollhom rwoli regolatorji pożittivi fl-istress tan-nixfa, filwaqt li BjGRF06 u BjGRF23 għandhom rwoli fl-istress tan-nixfa bħala ġeni fil-mira miR396. B'mod ġenerali, l-istudju tagħna jipprovdi bażi bijoloġika għal skoperta futura tal-funzjoni tal-ġene BjGRF fil-pjanti Brassicaceae.
Iż-żerriegħa tal-mustarda użati f'dan l-esperiment ġew ipprovduti mill-Istitut tar-Riċerka taż-Żerriegħa taż-Żejt ta 'Guizhou, l-Akkademja tax-Xjenzi Agrikoli ta' Guizhou. Agħżel iż-żrieragħ sħaħ u ħawwelhom fil-ħamrija (sottostrat: ħamrija = 3:1), u iġbor l-għeruq, zkuk u weraq wara l-istadju ta 'erba' weraq. Il-pjanti ġew ittrattati b'20% PEG 6000 biex jissimulaw in-nixfa, u l-weraq inġabru wara 0, 3, 6, 12 u 24 siegħa. Il-kampjuni kollha tal-pjanti ġew iffriżati immedjatament fin-nitroġenu likwidu u mbagħad maħżuna fi friża -80 ° C għat-test li jmiss.
Id-dejta kollha miksuba jew analizzata matul dan l-istudju hija inkluża fl-artiklu ppubblikat u fajls ta 'informazzjoni supplimentari.
Ħin tal-post: Jan-22-2025