Distribisyon presipitasyon sezonye nan pwovens Guizhou a inegal, ak plis presipitasyon nan sezon prentan ak ete, men plant kolza yo vilnerab a sechrès nan otòn ak ivè, sa ki afekte pwodiksyon an seryezman. Moutard se yon rekòt espesyal pou lwil oliv ki sitou grandi nan pwovens Guizhou. Li gen yon gwo tolerans sechrès epi yo ka grandi nan zòn montay yo. Li se yon resous rich nan jèn rezistan a sechrès. Dekouvèt jèn rezistan a sechrès yo gen yon enpòtans kritik pou amelyorasyon varyete moutard yo ak inovasyon nan resous jèmplasm yo. Fanmi GRF la jwe yon wòl kritik nan kwasans ak devlopman plant yo ak repons a sechrès. Kounye a, yo te jwenn jèn GRF nan Arabidopsis 2, diri (Oryza sativa) 12, kolza 13, koton (Gossypium hirsutum) 14, ble (Triticum aestivum) 15, pitimi pèl (Setaria italica) 16 ak Brassica 17, men pa gen okenn rapò sou jèn GRF detekte nan moutard. Nan etid sa a, yo te idantifye jèn fanmi GRF moutad la nan nivo tout jenòm lan epi yo te analize karakteristik fizik ak chimik yo, relasyon evolisyonè yo, omoloji yo, motif konsève yo, estrikti jèn yo, diplikasyon jèn yo, eleman cis yo ak etap plantules yo (etap kat fèy). Yo te analize an pwofondè modèl ekspresyon yo anba strès sechrès pou bay yon baz syantifik pou plis etid sou fonksyon potansyèl jèn BjGRF yo nan repons sechrès la epi pou bay jèn kandida pou elvaj moutad ki rezistan sechrès.
Yo te idantifye trant-kat jèn BjGRF nan jenòm Brassica juncea a lè l sèvi avèk de rechèch HMMER, yo tout genyen domèn QLQ ak WRC yo. Sekans CDS jèn BjGRF yo idantifye yo prezante nan Tablo Siplemantè S1. Yo bay non BjGRF01–BjGRF34 dapre kote yo ye sou kwomozòm nan. Pwopriyete fizikochimik fanmi sa a endike ke longè asid amine yo trè varyab, sòti nan 261 aa (BjGRF19) rive nan 905 aa (BjGRF28). Pwen izoelektrik BjGRF la varye ant 6.19 (BjGRF02) rive nan 9.35 (BjGRF03) ak yon mwayèn 8.33, epi 88.24% nan BjGRF se yon pwoteyin debaz. Entèval pwa molekilè prevwa pou BjGRF la se soti nan 29.82 kDa (BjGRF19) rive nan 102.90 kDa (BjGRF28); Endèks enstabilite pwoteyin BjGRF yo varye ant 51.13 (BjGRF08) ak 78.24 (BjGRF19), tout pi gran pase 40, sa ki endike ke endèks asid gra yo varye ant 43.65 (BjGRF01) ak 78.78 (BjGRF22), idrofilisite mwayèn (GRAVY) la varye ant -1.07 (BjGRF31) ak -0.45 (BjGRF22), tout pwoteyin BjGRF idrofil yo gen valè GRAVY negatif, ki ka akòz mank idrofobisite ki koze pa rezidi yo. Prediksyon lokalizasyon subselilè a te montre ke 31 pwoteyin kode pa BjGRF te kapab lokalize nan nwayo a, BjGRF04 te kapab lokalize nan peroksizòm, BjGRF25 te kapab lokalize nan sitoplasm lan, epi BjGRF28 te kapab lokalize nan klowoplas (Tablo 1), sa ki endike ke BjGRF yo ka lokalize nan nwayo a epi jwe yon wòl regilasyon enpòtan kòm yon faktè transkripsyon.
Analiz filojenetik fanmi GRF nan diferan espès ka ede etidye fonksyon jèn yo. Se poutèt sa, yo te telechaje sekans asid amine konplè 35 GRF kolza, 16 navèt, 12 diri, 10 pitimi ak 9 GRF Arabidopsis epi yo te konstwi yon pyebwa filojenetik ki baze sou 34 jèn BjGRF idantifye (Fig. 1). Twa sou-fanmi yo gen diferan kantite manm; 116 TF GRF yo divize an twa sou-fanmi diferan (gwoup A ~ C), ki gen 59 (50.86%), 34 (29.31%) ak 23 (19.83)% nan GRF yo, respektivman. Pami yo, 34 manm fanmi BjGRF yo gaye nan 3 sou-fanmi: 13 manm nan gwoup A (38.24%), 12 manm nan gwoup B (35.29%) ak 9 manm nan gwoup C (26.47%). Nan pwosesis poliploidizasyon moutad la, kantite jèn BjGRF yo nan diferan sou-fanmi yo diferan, e anplifikasyon ak pèt jèn yo ka te rive. Li enpòtan pou note ke pa gen okenn distribisyon GRF diri ak pitimi nan gwoup C, alòske gen 2 GRF diri ak 1 GRF pitimi nan gwoup B, epi pifò GRF diri ak pitimi yo gwoupe nan yon sèl branch, sa ki endike ke BjGRF yo gen yon relasyon sere avèk dikotiledon yo. Pami yo, etid ki pi pwofon sou fonksyon GRF nan Arabidopsis thaliana bay yon baz pou etid fonksyonèl BjGRF yo.
Pye bwa filogenetik moutad ki gen ladan Brassica napus, Brassica napus, diri, pitimi ak manm fanmi GRF Arabidopsis thaliana a.
Analiz jèn repetitif nan fanmi GRF moutad la. Liy gri ki nan fon an reprezante yon blòk senkronize nan jenòm moutad la, liy wouj la reprezante yon pè repetisyon segmenté nan jèn BjGRF la;
Ekspresyon jèn BjGRF anba estrès sechrès nan etap katriyèm fèy la. Done qRT-PCR yo montre nan Tablo Siplemantè S5. Diferans enpòtan nan done yo endike ak lèt miniskil.
Pandan klima mondyal la ap kontinye chanje, etidye kijan rekòt yo fè fas ak strès sechrès la epi amelyore mekanis tolerans yo vin tounen yon sijè rechèch cho18. Apre sechrès, estrikti mòfolojik, ekspresyon jèn ak pwosesis metabolik plant yo ap chanje, sa ki ka mennen nan sispansyon fotosentèz ak twoub metabolik, ki afekte sede ak kalite rekòt yo19,20,21. Lè plant yo detekte siyal sechrès, yo pwodui dezyèm mesaje tankou Ca2+ ak fosfatidilinozitol, ogmante konsantrasyon iyon kalsyòm entraselulè a epi aktive rezo regilasyon chemen fosforilasyon pwoteyin lan22,23. Pwoteyin sib final la patisipe dirèkteman nan defans selilè oswa kontwole ekspresyon jèn estrès ki gen rapò atravè TF yo, sa ki amelyore tolerans plant yo a estrès24,25. Kidonk, TF yo jwe yon wòl enpòtan nan repons a strès sechrès. Selon sekans ak pwopriyete lyezon ADN TF ki reponn a strès sechrès, TF yo ka divize an diferan fanmi, tankou GRF, ERF, MYB, WRKY ak lòt fanmi26.
Fanmi jèn GRF la se yon kalite TF espesifik pou plant ki jwe wòl enpòtan nan divès aspè tankou kwasans, devlopman, transdiksyon siyal ak repons defans plant yo27. Depi yo te idantifye premye jèn GRF la nan O. sativa28, yo te idantifye plis ak plis jèn GRF nan anpil espès epi yo te montre yo afekte kwasans, devlopman ak repons estrès plant yo8, 29, 30,31,32. Avèk piblikasyon sekans jenòm Brassica juncea a, idantifikasyon fanmi jèn BjGRF la te vin posib33. Nan etid sa a, yo te idantifye 34 jèn BjGRF nan tout jenòm moutad la epi yo te rele yo BjGRF01–BjGRF34 ki baze sou pozisyon kwomozòm yo. Yo tout gen domèn QLQ ak WRC ki trè konsève. Analiz pwopriyete fizikochimik yo te montre ke diferans ki genyen nan kantite asid amine ak pwa molekilè pwoteyin BjGRF yo (eksepte BjGRF28) pa t siyifikatif, sa ki endike ke manm fanmi BjGRF yo ka gen fonksyon ki sanble. Analiz estrikti jèn yo te montre ke 64.7% nan jèn BjGRF yo te genyen 4 ègzon, sa ki endike ke estrikti jèn BjGRF la relativman konsève nan evolisyon, men kantite ègzon nan jèn BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 ak BjGRF29 yo pi gwo. Etid yo montre ke adisyon oswa sipresyon ègzon oswa intron ka mennen nan diferans nan estrikti ak fonksyon jèn yo, kidonk kreye nouvo jèn34,35,36. Se poutèt sa, nou espekile ke intron BjGRF la te pèdi pandan evolisyon an, sa ki ka lakòz chanjman nan fonksyon jèn yo. An akò ak etid ki deja egziste yo, nou te jwenn tou ke kantite intron yo te asosye avèk ekspresyon jèn yo. Lè kantite intron nan yon jèn gwo, jèn nan ka reponn byen vit a divès faktè defavorab.
Diplikasyon jèn se yon faktè enpòtan nan evolisyon jenomik ak jenetik37. Etid ki gen rapò yo montre ke diplikasyon jèn pa sèlman ogmante kantite jèn GRF, men tou li sèvi kòm yon mwayen pou jenere nouvo jèn pou ede plant yo adapte yo ak divès kondisyon anviwònman negatif38. Yo te jwenn yon total 48 pè jèn kopi nan etid sa a, tout te diplikasyon segmentè, sa ki endike ke diplikasyon segmentè yo se mekanis prensipal pou ogmante kantite jèn nan fanmi sa a. Literati a rapòte ke diplikasyon segmentè ka efektivman ankouraje anplifikasyon manm fanmi jèn GRF nan Arabidopsis ak frèz, epi yo pa jwenn okenn diplikasyon tandem nan fanmi jèn sa a nan okenn nan espès yo27,39. Rezilta etid sa a konsistan avèk etid ki deja egziste sou fanmi Arabidopsis thaliana ak frèz, sa ki sijere ke fanmi GRF la ka ogmante kantite jèn epi jenere nouvo jèn atravè diplikasyon segmentè nan diferan plant yo.
Nan etid sa a, yo te idantifye yon total 34 jèn BjGRF nan moutad, ke yo te divize an 3 sou-fanmi. Jèn sa yo te montre motif ak estrikti jèn konsève ki sanble. Analiz kolinearite te revele 48 pè diplikasyon segman nan moutad. Rejyon pwomotè BjGRF la gen eleman cis ki asosye avèk repons limyè, repons ormonal, repons estrès anviwònman, ak kwasans ak devlopman. Yo te detekte ekspresyon 34 jèn BjGRF nan etap plantules moutad la (rasin, tij, fèy), ak modèl ekspresyon 10 jèn BjGRF anba kondisyon sechrès. Yo te jwenn ke modèl ekspresyon jèn BjGRF yo anba estrès sechrès te sanble e yo ka sanble. patisipasyon nan règleman fòse sechrès. Jèn BjGRF03 ak BjGRF32 yo ka jwe wòl regilasyon pozitif nan estrès sechrès, pandan ke BjGRF06 ak BjGRF23 jwe wòl nan estrès sechrès kòm jèn sib miR396. An jeneral, etid nou an bay yon baz byolojik pou dekouvèt nan lavni sou fonksyon jèn BjGRF nan plant Brassicaceae yo.
Grenn moutad yo te itilize nan eksperyans sa a te soti nan Guizhou Oil Seed Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences. Chwazi grenn yo antye epi plante yo nan tè a (substra: tè = 3:1), epi kolekte rasin yo, tij yo ak fèy yo apre etap kat fèy la. Plant yo te trete ak 20% PEG 6000 pou simile sechrès, epi fèy yo te kolekte apre 0, 3, 6, 12 ak 24 èdtan. Tout echantiyon plant yo te konjele imedyatman nan nitwojèn likid epi answit estoke nan yon frizè -80°C pou pwochen tès la.
Tout done yo jwenn oswa analize pandan etid sa a enkli nan atik pibliye a ak nan dosye enfòmasyon siplemantè yo.
Dat piblikasyon: 22 janvye 2025