La laŭsezona distribuo de precipitaĵo en la provinco Guizhou estas malebena, kun pli da precipitaĵo printempe kaj somere, sed la plantidoj de kolzo estas sentemaj al sekeca streso en aŭtuno kaj vintro, kio grave influas la rendimenton. Mustardo estas speciala oleosemo kultivata ĉefe en la provinco Guizhou. Ĝi havas fortan sekecon kaj povas esti kultivita en montaj lokoj. Ĝi estas riĉa rimedo de sekecaj rezistemaj genoj. La eltrovo de sekecrezistaj genoj estas de kritika graveco por la plibonigo de mustardvarioj. kaj novigado en ĝermoplasmo-resursoj. La GRF-familio ludas kritikan rolon en plantkresko kaj evoluo kaj la respondo al sekeca streso. Nuntempe, GRF-genoj estis trovitaj en Arabidopsis 2, rizo (Oryza sativa) 12, kolzo 13, kotono (Gossypium hirsutum) 14, tritiko (Triticum). aestivum)15, perla milio (Setaria italica)16 kaj Brassica17, sed ne estas raportoj pri GRF-genoj detektitaj en mustardo. En ĉi tiu studo, la GRF-familiogenoj de mustardo estis identigitaj sur la genar-kovranta nivelo kaj iliaj fizikaj kaj kemiaj karakterizaĵoj, evoluaj rilatoj, homologio, konservitaj ĉeftemoj, genstrukturo, genduplikadoj, cis-elementoj kaj plantiĝa stadio (kvarfolia stadio) estis analizitaj. La esprimpadronoj sub sekeca streso estis amplekse analizitaj por disponigi sciencan bazon por pliaj studoj pri la ebla funkcio de BjGRF-genoj en sekeca respondo kaj por disponigi kandidatojn por bredado de sekeca tolerema mustardo.
Tridek kvar BjGRF-genoj estis identigitaj en la Brassica juncea genaro uzante du HMMER-serĉojn, ĉiuj el kiuj enhavas la QLQ- kaj WRC-domajnojn. La CDS-sekvencoj de la identigitaj BjGRF-genoj estas prezentitaj en Suplementa Tabelo S1. BjGRF01-BjGRF34 estas nomitaj surbaze de sia loko sur la kromosomo. La fizikokemiaj trajtoj de tiu familio indikas ke la aminoacidlongo estas tre varia, intervalante de 261 aa (BjGRF19) ĝis 905 aa (BjGRF28). La izoelektra punkto de BjGRF varias de 6.19 (BjGRF02) ĝis 9.35 (BjGRF03) kun mezumo de 8.33, kaj 88.24% de BjGRF estas baza proteino. La antaŭdirita molekulpezintervalo de BjGRF estas de 29.82 kDa (BjGRF19) ĝis 102.90 kDa (BjGRF28); la malstabileco-indekso de BjGRF-proteinoj varias de 51.13 (BjGRF08) ĝis 78.24 (BjGRF19), ĉiuj estas pli grandaj ol 40, indikante ke la grasacido-indekso varias de 43.65 (BjGRF01) ĝis 78.78 (BjGRF22), la mezumo de GRAV170. (BjGRF31) al -0.45 (BjGRF22), ĉiuj hidrofilaj BjGRF-proteinoj havas negativajn GRAVY-valorojn, kiuj povas ŝuldiĝi al la manko de hidrofobeco kaŭzita de la restaĵoj. Subĉela lokaliza prognozo montris, ke 31 BjGRF-kodigitaj proteinoj povus esti lokalizitaj en la nukleo, BjGRF04 povus esti lokalizita en peroksisomoj, BjGRF25 povus esti lokalizita en la citoplasmo, kaj BjGRF28 povus esti lokalizita en kloroplastoj (Tablo 1), indikante ke BjGRF04 povus esti lokalizita en la transskribo-rolo kiel grava en la transskribo. faktoro.
Filogenetika analizo de GRF-familioj en malsamaj specioj povas helpi studi genfunkciojn. Tial, la plenlongaj aminoacidosekvencoj de 35 kolzo, 16 rapo, 12 rizo, 10 milio kaj 9 Arabidopsis GRF-oj estis elŝutitaj kaj filogenetika arbo estis konstruita surbaze de 34 identigitaj BjGRF-genoj (Fig. 1). La tri subfamilioj enhavas malsamajn nombrojn da membroj; 116 GRF-TFoj estas dividitaj en tri malsamajn subfamiliojn (grupoj A~C), enhavantaj 59 (50.86%), 34 (29.31%) kaj 23 (19.83)% de la GRFoj, respektive. Inter ili, 34 BjGRF familianoj estas disigitaj trans 3 subfamilioj: 13 membroj en grupo A (38.24%), 12 membroj en grupo B (35.29%) kaj 9 membroj en grupo C (26.47%). En la procezo de mustardpoliploidigo, la nombro da BjGRFs-genoj en malsamaj subfamilioj estas malsama, kaj genplifortigo kaj perdo eble okazis. Notindas ke ekzistas neniu distribuo de rizo kaj milio GRF-oj en grupo C, dum ekzistas 2 riz-GRF-oj kaj 1 milio-GRF en grupo B, kaj la plej multaj el la rizo- kaj milio-GRF-oj estas grupigitaj en unu branĉo, indikante ke BjGRF-oj estas proksime rilataj al dukotioj. Inter ili, la plej profundaj studoj pri la GRF-funkcio en Arabidopsis thaliana disponigas bazon por funkciaj studoj de BjGRFoj.
Filogenetika arbo de mustardo inkluzive de Brassica napus, Brassica napus, rizo, milio kaj membroj de la Arabidopsis thaliana GRF-familio.
Analizo de ripetemaj genoj en la mustardo GRF-familio. La griza linio en la fono reprezentas sinkronigitan blokon en la mustardgenaro, la ruĝa linio reprezentas paron de segmentitaj ripetoj de la BjGRF-geno;
BjGRF-genekspresio sub sekeca streso ĉe la kvara folistadio. qRT-PCR-datumoj estas montritaj en Suplementa Tabelo S5. Signifaj diferencoj en datumoj estas indikitaj per minuskloj.
Ĉar la tutmonda klimato daŭre ŝanĝiĝas, studi kiel kultivaĵoj eltenas sekecan streson kaj plibonigi iliajn toleremajn mekanismojn fariĝis varma esplora temo18. Post sekeco, la morfologia strukturo, gena esprimo kaj metabolaj procezoj de plantoj ŝanĝiĝos, kio povas konduki al ĉesigo de fotosintezo kaj metabola perturbo, influante la rendimenton kaj kvaliton de kultivaĵoj19,20,21. Kiam plantoj sentas sekecajn signalojn, ili produktas duajn mesaĝistojn kiel Ca2+ kaj fosfatidilinositol, pliigas la intraĉelan kalcijonkoncentriĝon kaj aktivigas la reguligan reton de proteinfosforiliga vojo22,23. La fina celproteino estas rekte implikita en ĉela defendo aŭ reguligas la esprimon de rilataj stresgenoj per TF-oj, plibonigante planttoleremon al streso24,25. Tiel, TFoj ludas decidan rolon por respondi al sekeca streso. Laŭ la sekvenco kaj DNA-ligaj propraĵoj de sekeca streso respondemaj TF-oj, TF-oj povas esti dividitaj en malsamajn familiojn, kiel ekzemple GRF, ERF, MYB, WRKY kaj aliaj familioj26.
La GRF-genfamilio estas speco de plant-specifa TF kiu ludas gravajn rolojn en diversaj aspektoj kiel ekzemple kresko, evoluo, signaltransdukto kaj plantdefendrespondoj27. Ĉar la unua GRF-geno estis identigita en O. sativa28, pli kaj pli da GRF-genoj estis identigitaj en multaj specioj kaj montritaj influas plantkreskon, evoluon kaj streĉan respondon8, 29, 30,31,32. Kun la publikigo de la Brassica juncea genarsekvenco, la identigo de la BjGRF genfamilio fariĝis ebla33. En ĉi tiu studo, 34 BjGRF-genoj estis identigitaj en la tuta mustardgenaro kaj nomitaj BjGRF01-BjGRF34 surbaze de sia kromosoma pozicio. Ĉiuj ili enhavas tre konservitajn QLQ kaj WRC-domajnojn. Analizo de la fizikokemiaj trajtoj montris ke la diferencoj en la aminoacidnombroj kaj molekulaj pezoj de la BjGRF-proteinoj (krom BjGRF28) ne estis signifaj, indikante ke la BjGRF-familianoj povas havi similajn funkciojn. Genstrukturanalizo montris ke 64.7% de la BjGRF-genoj enhavis 4 eksonojn, indikante ke la BjGRF-genstrukturo estas relative konservita en evoluo, sed la nombro da ekson en la BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 kaj BjGRF29 genoj estas pli granda. Studoj montris, ke la aldono aŭ forigo de ekson aŭ intron povas konduki al diferencoj en gena strukturo kaj funkcio, tiel kreante novajn genojn34,35,36. Tial ni konjektas, ke la introno de BjGRF estis perdita dum evoluo, kio povas kaŭzi ŝanĝojn en genfunkcio. Konsekvence kun ekzistantaj studoj, ni ankaŭ trovis, ke la nombro da intronoj estis asociita kun gena esprimo. Kiam la nombro da entronoj en geno estas granda, la geno povas rapide respondi al diversaj malfavoraj faktoroj.
Genomultobligo estas grava faktoro en genoma kaj genetika evoluo37. Rilataj studoj montris, ke gena duobligo ne nur pliigas la nombron da GRF-genoj, sed ankaŭ funkcias kiel rimedo por generi novajn genojn por helpi plantojn adaptiĝi al diversaj malfavoraj mediaj kondiĉoj38. Entute 48 duplikataj genparoj estis trovita en ĉi tiu studo, ĉiuj el kiuj estis segmentaj multobligoj, indikante ke segmentaj multobligoj estas la plej grava mekanismo por pliigado de la nombro da genoj en tiu familio. Estis raportite en la literaturo ke segmenta multobligo povas efike antaŭenigi la plifortigon de GRF-genfamilianoj en Arabidopsis kaj frago, kaj neniu tandema multobligo de tiu genfamilio estis trovita en iu el la specioj27,39. La rezultoj de ĉi tiu studo estas kongruaj kun ekzistantaj studoj pri Arabidopsis thaliana kaj fragofamilioj, sugestante ke la GRF-familio povas pliigi la nombron da genoj kaj generi novajn genojn per segmenta multobligo en malsamaj plantoj.
En ĉi tiu studo, entute 34 BjGRF-genoj estis identigitaj en mustardo, kiuj estis dividitaj en 3 subfamiliojn. Tiuj genoj montris similajn konservitajn ĉeftemojn kaj genstrukturojn. Kolinearecanalizo rivelis 48 parojn da segmentoduplikadoj en mustardo. La BjGRF-reklamantregiono enhavas cis-agajn elementojn asociitajn kun malpeza respondo, hormona respondo, media stresrespondo, kaj kresko kaj evoluo. La esprimo de 34 BjGRF-genoj estis detektita en la mustardplantadstadio (radikoj, tigoj, folioj), kaj la esprimpadrono de 10 BjGRF-genoj sub aridaj kondiĉoj. Estis trovite ke la esprimpadronoj de BjGRF-genoj sub sekeca streso estis similaj kaj povas esti similaj. implikiĝo en sekeco Deviga reguligo. BjGRF03 kaj BjGRF32-genoj povas ludi pozitivajn reguligajn rolojn en sekeca streso, dum BjGRF06 kaj BjGRF23 ludas rolojn en sekeca streso kiel miR396-celgenoj. Ĝenerale, nia studo disponigas biologian bazon por estonta malkovro de BjGRF-genfunkcio en Brassicaceae-plantoj.
La sinapaj semoj uzataj en ĉi tiu eksperimento estis provizitaj de Guizhou Oleo-Semo Esplorinstituto, Guizhou Akademio de Agrikulturaj Sciencoj. Elektu la tutajn semojn kaj plantu ilin en grundo (substrato: grundo = 3:1), kaj kolektu la radikojn, tigojn kaj foliojn post la kvarfolia stadio. La plantoj estis traktitaj kun 20% PEG 6000 por simuli sekecon, kaj la folioj estis kolektitaj post 0, 3, 6, 12 kaj 24 horoj. Ĉiuj plantprovaĵoj estis tuj frostigitaj en likva nitrogeno kaj tiam stokitaj en -80 °C frostujo por la sekva testo.
Ĉiuj datumoj akiritaj aŭ analizitaj dum ĉi tiu studo estas inkluzivitaj en la eldonita artikolo kaj suplementaj informdosieroj.
Afiŝtempo: Jan-22-2025