Die seisoenale verspreiding van neerslag in Guizhou-provinsie is ongelyk, met meer neerslag in die lente en somer, maar die raapsaadsaailinge is vatbaar vir droogtestres in die herfs en winter, wat die opbrengs ernstig beïnvloed. Mosterd is 'n spesiale oliesaadgewas wat hoofsaaklik in die Guizhou-provinsie verbou word. Dit het sterk droogtetoleransie en kan in bergagtige gebiede verbou word. Dit is 'n ryk hulpbron van droogtebestande gene. Die ontdekking van droogtebestande gene is van kritieke belang vir die verbetering van mosterdvariëteite. en innovasie in kiemplasmahulpbronne. Die GRF-familie speel 'n kritieke rol in plantgroei en -ontwikkeling en die reaksie op droogtestres. Tans is GRF-gene gevind in Arabidopsis 2, rys (Oryza sativa) 12, raapsaad 13, katoen (Gossypium hirsutum) 14, koring (Triticum). aestivum)15, pêrelgierst (Setaria italica)16 en Brassica17, maar daar is geen verslae van GRF-gene wat in mosterd opgespoor is nie. In hierdie studie is die GRF familie gene van mosterd op die genoomwye vlak geïdentifiseer en hul fisiese en chemiese eienskappe, evolusionêre verwantskappe, homologie, bewaarde motiewe, geenstruktuur, geenduplisering, cis-elemente en saailingstadium (vierblaarstadium) is ontleed. Die uitdrukkingspatrone onder droogtestres is omvattend ontleed om 'n wetenskaplike basis te verskaf vir verdere studies oor die potensiële funksie van BjGRF-gene in droogterespons en om kandidaatgene vir die teel van droogteverdraagsame mosterd te verskaf.
Vier-en-dertig BjGRF-gene is in die Brassica juncea-genoom geïdentifiseer deur twee HMMER-soektogte te gebruik, wat almal die QLQ- en WRC-domeine bevat. Die CDS-volgordes van die geïdentifiseerde BjGRF-gene word in Aanvullende Tabel S1 aangebied. BjGRF01–BjGRF34 word benoem op grond van hul ligging op die chromosoom. Die fisies-chemiese eienskappe van hierdie familie dui aan dat die aminosuurlengte hoogs veranderlik is, wat wissel van 261 aa (BjGRF19) tot 905 aa (BjGRF28). Die iso-elektriese punt van BjGRF wissel van 6.19 (BjGRF02) tot 9.35 (BjGRF03) met 'n gemiddeld van 8.33, en 88.24% van BjGRF is 'n basiese proteïen. Die voorspelde molekulêre gewigsreeks van BjGRF is van 29.82 kDa (BjGRF19) tot 102.90 kDa (BjGRF28); die onstabiliteitsindeks van BjGRF-proteïene wissel van 51.13 (BjGRF08) tot 78.24 (BjGRF19), almal is groter as 40, wat aandui dat die vetsuurindeks wissel van 43.65 (BjGRF01) tot 78.78 (BjGRF22), -1 gemiddelde hidrofiliteitsreeks van (GRAFY22), -0. (BjGRF31) tot -0.45 (BjGRF22), het al die hidrofiele BjGRF-proteïene negatiewe GRAVY-waardes, wat kan wees as gevolg van die gebrek aan hidrofobisiteit wat deur die residue veroorsaak word. Subsellulêre lokaliseringsvoorspelling het getoon dat 31 BjGRF-gekodeerde proteïene in die kern gelokaliseer kon word, BjGRF04 kon in peroksisome gelokaliseer word, BjGRF25 kon in die sitoplasma gelokaliseer word, en BjGRF28 kon in chloroplaste gelokaliseer word (Tabel 1), wat aandui dat BjGRFs as 'n belangrike rol in 'n belangrike rol speel. transkripsie faktor.
Filogenetiese ontleding van GRF-families in verskillende spesies kan help om geenfunksies te bestudeer. Daarom is die vollengte aminosuurvolgorde van 35 raapsaad, 16 raap, 12 rys, 10 giers en 9 Arabidopsis GRF's afgelaai en 'n filogenetiese boom is gekonstrueer gebaseer op 34 geïdentifiseerde BjGRF gene (Fig. 1). Die drie subfamilies bevat verskillende getalle lede; 116 GRF TF's word verdeel in drie verskillende subfamilies (groepe A~C), wat onderskeidelik 59 (50.86%), 34 (29.31%) en 23 (19.83)% van die GRF'e bevat. Onder hulle is 34 BjGRF-familielede oor 3 subfamilies versprei: 13 lede in groep A (38.24%), 12 lede in groep B (35.29%) en 9 lede in groep C (26.47%). In die proses van mosterdpoliploïdasie is die aantal BjGRFs-gene in verskillende subfamilies verskillend, en geenamplifikasie en -verlies het moontlik plaasgevind. Dit is die moeite werd om daarop te let dat daar geen verspreiding van rys- en giers-GRF'e in groep C is nie, terwyl daar 2 rys-GRF's en 1 gierst-GRF in groep B is, en die meeste van die rys- en gierst-GRF's is in een tak gegroepeer, wat aandui dat BjGRF's nou verwant is aan tweesaadlobbige kotelus. Onder hulle verskaf die mees in-diepte studies oor die GRF-funksie in Arabidopsis thaliana 'n basis vir funksionele studies van BjGRF's.
Filogenetiese mosterdboom insluitende Brassica napus, Brassica napus, rys, gierst en lede van die Arabidopsis thaliana GRF-familie.
Analise van herhalende gene in die mosterd-GRF-familie. Die grys lyn in die agtergrond verteenwoordig 'n gesinchroniseerde blok in die mosterdgenoom, die rooi lyn verteenwoordig 'n paar gesegmenteerde herhalings van die BjGRF geen;
BjGRF geenuitdrukking onder droogtestres by die vierde blaarstadium. qRT-PCR-data word in Aanvullende Tabel S5 getoon. Beduidende verskille in data word met kleinletters aangedui.
Namate die globale klimaat aanhou verander, het die bestudering van hoe gewasse droogtestres hanteer en die verbetering van hul verdraagsaamheidsmeganismes 'n warm navorsingsonderwerp geword18. Na droogte sal die morfologiese struktuur, geenuitdrukking en metaboliese prosesse van plante verander, wat kan lei tot die staking van fotosintese en metaboliese versteuring, wat die opbrengs en kwaliteit van gewasse kan beïnvloed19,20,21. Wanneer plante droogteseine waarneem, produseer hulle tweede boodskappers soos Ca2+ en fosfatidielinositol, verhoog die intrasellulêre kalsiumioonkonsentrasie en aktiveer die regulatoriese netwerk van proteïenfosforileringsweg22,23. Die finale teikenproteïen is direk betrokke by sellulêre verdediging of reguleer die uitdrukking van verwante stresgene deur TF's, wat plantverdraagsaamheid vir stres verbeter24,25. TF's speel dus 'n deurslaggewende rol in die reaksie op droogtestres. Volgens die volgorde en DNA-bindingseienskappe van droogtestres-responsiewe TF's, kan TF's in verskillende families verdeel word, soos GRF, ERF, MYB, WRKY en ander families26.
Die GRF-geenfamilie is 'n tipe plantspesifieke TF wat belangrike rolle speel in verskeie aspekte soos groei, ontwikkeling, seintransduksie en plantverdedigingsreaksies27. Sedert die eerste GRF-geen in O. sativa28 geïdentifiseer is, is meer en meer GRF-gene in baie spesies geïdentifiseer en getoon dat dit plantgroei, ontwikkeling en stresreaksie8, 29, 30,31,32 beïnvloed. Met die publikasie van die Brassica juncea genoomvolgorde het die identifikasie van die BjGRF geenfamilie moontlik geword33. In hierdie studie is 34 BjGRF-gene in die hele mosterdgenoom geïdentifiseer en BjGRF01–BjGRF34 genoem op grond van hul chromosomale posisie. Almal van hulle bevat hoogs bewaarde QLQ- en WRC-domeine. Ontleding van die fisies-chemiese eienskappe het getoon dat die verskille in die aminosuurgetalle en molekulêre gewigte van die BjGRF-proteïene (behalwe BjGRF28) nie betekenisvol was nie, wat daarop dui dat die BjGRF-familielede soortgelyke funksies kan hê. Geenstruktuuranalise het getoon dat 64.7% van die BjGRF-gene 4 eksons bevat het, wat aandui dat die BjGRF-geenstruktuur relatief behoue bly in evolusie, maar die aantal eksone in die BjGRF10-, BjGRF16-, BjGRP28- en BjGRF29-gene is groter. Studies het getoon dat die byvoeging of verwydering van eksons of introne kan lei tot verskille in geenstruktuur en -funksie, en sodoende nuwe gene skep34,35,36. Daarom spekuleer ons dat die intron van BjGRF verlore gegaan het tydens evolusie, wat veranderinge in geenfunksie kan veroorsaak. In ooreenstemming met bestaande studies, het ons ook gevind dat die aantal introne met geenuitdrukking geassosieer word. Wanneer die aantal introne in 'n geen groot is, kan die geen vinnig reageer op verskeie ongunstige faktore.
Geenduplisering is 'n belangrike faktor in genomiese en genetiese evolusie37. Verwante studies het getoon dat geenduplisering nie net die aantal GRF-gene verhoog nie, maar ook dien as 'n manier om nuwe gene te genereer om plante te help om by verskeie ongunstige omgewingstoestande aan te pas38. 'n Totaal van 48 duplikaat geenpare is in hierdie studie gevind, wat almal segmentele duplisering was, wat aandui dat segmentele duplisering die belangrikste meganisme is om die aantal gene in hierdie familie te verhoog. Daar is in die literatuur gerapporteer dat segmentele duplisering die amplifikasie van GRF-geenfamilielede in Arabidopsis en aarbei effektief kan bevorder, en geen tandemduplisering van hierdie geenfamilie is in enige van die spesies gevind nie27,39. Die resultate van hierdie studie stem ooreen met bestaande studies oor Arabidopsis thaliana- en aarbeifamilies, wat daarop dui dat die GRF-familie die aantal gene kan verhoog en nuwe gene kan genereer deur segmentele duplisering in verskillende plante.
In hierdie studie is 'n totaal van 34 BjGRF-gene in mosterd geïdentifiseer, wat in 3 subfamilies verdeel is. Hierdie gene het soortgelyke bewaarde motiewe en geenstrukture getoon. Kollineariteitsanalise het 48 pare segmentduplisering in mosterd aan die lig gebring. Die BjGRF-promotorstreek bevat cis-werkende elemente wat verband hou met ligreaksie, hormonale reaksie, omgewingstresreaksie en groei en ontwikkeling. Die uitdrukking van 34 BjGRF-gene is tydens die mosterdsaailingstadium (wortels, stingels, blare) en die uitdrukkingspatroon van 10 BjGRF-gene onder droogtetoestande opgespoor. Daar is gevind dat die uitdrukkingspatrone van BjGRF-gene onder droogtestres soortgelyk was en dalk soortgelyk kan wees. betrokkenheid by droogte Dwing regulering. BjGRF03- en BjGRF32-gene kan positiewe regulatoriese rolle in droogtestres speel, terwyl BjGRF06 en BjGRF23 rolle in droogtestres speel as miR396-teikengene. Oor die algemeen bied ons studie 'n biologiese basis vir toekomstige ontdekking van BjGRF geenfunksie in Brassicaceae plante.
Die mosterdsaad wat in hierdie eksperiment gebruik is, is verskaf deur Guizhou Oil Seed Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences. Kies die heel sade en plant dit in grond (substraat: grond = 3:1), en versamel die wortels, stingels en blare na die vierblaarstadium. Die plante is met 20% PEG 6000 behandel om droogte te simuleer, en die blare is na 0, 3, 6, 12 en 24 uur versamel. Alle plantmonsters is dadelik in vloeibare stikstof gevries en dan in 'n -80°C vrieskas gestoor vir die volgende toets.
Alle data wat tydens hierdie studie verkry of ontleed is, word in die gepubliseerde artikel en aanvullende inligtinglêers ingesluit.
Postyd: Jan-22-2025