Guizhou welaýatynda ýagyşyň möwsümleýin paýlanyşy deň däl, ýazda we tomusda ýagyş has köp bolýar, ýöne raps nahallary güýzde we gyşda gurakçylyk stresine sezewar bolýar, bu bolsa hasyla düýpli täsir edýär. Gorçisa esasan Guizhou welaýatynda ösdürilip ýetişdirilýän ýörite ýagly ekindir. Ol gurakçylyga güýçli çydamlylyga eýedir we daglyk ýerlerde ösdürilip ýetişdirilip bilner. Ol gurakçylyga çydamly genleriň baý çeşmesidir. Gurakçylyga çydamly genleriň açylmagy gorçisa görnüşlerini gowulandyrmak we germplazma serişdelerinde innowasiýa üçin örän möhümdir. GRF maşgalasy ösümlikleriň ösmeginde we ösmeginde, şeýle hem gurakçylyk stresine jogap bermekde möhüm rol oýnaýar. Häzirki wagtda GRF genleri Arabidopsis 2, tüwi (Oryza sativa) 12, raps 13, pagta (Gossypium hirsutum) 14, bugdaýda (Triticum) 15, merjen daryda (Setaria italica) 16 we Brassica17-de tapyldy, ýöne gorçisada GRF genleriniň tapylandygy barada hiç hili maglumat ýok. Bu gözlegde gorçisanyň GRF maşgalasynyň genleri genom derejesinde anyklandy we olaryň fiziki we himiki häsiýetnamalary, ewolýusiýa gatnaşyklary, gomologiýasy, saklanan motifleri, gen gurluşy, genleriň dublikatsiýasy, sis-elementleri we nahal tapgyry (dört ýaprak tapgyry) seljerildi. Gurakçylyk stresiniň aşagyndaky ekspresiýa nusgalary gurakçylyga garşy göreşde BjGRF genleriniň mümkin bolan funksiýasy barada mundan beýläk-de gözleg geçirmek we gurakçylyga çydamly gorçisany ösdürip ýetişdirmek üçin kandidat genleri bermek maksady bilen hemmetaraplaýyn seljerildi.
Brassica juncea genomynda iki HMMER gözlegi arkaly otuz dört BjGRF geni anyklanyldy, olaryň hemmesi QLQ we WRC domenlerini öz içine alýar. Anyklanan BjGRF genleriniň CDS yzygiderlikleri S1 goşmaça tablisasynda görkezilen. BjGRF01–BjGRF34 hromosomadaky ýerleşýän ýerine esaslanyp atlandyrylýar. Bu maşgalanyň fiziki-himiki häsiýetleri aminokislotalaryň uzynlygynyň örän üýtgeýändigini, 261 aa (BjGRF19)-dan 905 aa (BjGRF28)-e çenli üýtgeýändigini görkezýär. BjGRF-iň izoelektrik nokady ortaça 8.33 bolan 6.19 (BjGRF02)-den 9.35-e (BjGRF03) çenli üýtgeýär we BjGRF-iň 88.24% -i esasy belokdyr. BjGRF-iň çaklanylýan molekulýar agram aralygy 29,82 kDa (BjGRF19)-dan 102,90 kDa (BjGRF28)-a çenli; BjGRF beloklarynyň durnuksyzlyk indeksi 51,13 (BjGRF08)-dan 78,24 (BjGRF19)-a çenli üýtgeýär, bularyň hemmesi 40-dan ýokary, bu ýag kislotasynyň indeksiniň 43,65 (BjGRF01)-dan 78,78 (BjGRF22)-a çenli üýtgeýändigini görkezýär, ortaça gidrofillik (GRAVY) -1,07 (BjGRF31)-dan -0,45 (BjGRF22)-a çenli üýtgeýär, ähli gidrofil BjGRF beloklarynyň GRAVY gymmatlyklary negatiw, bu bolsa galyndylar sebäpli gidrofoblygyň ýoklugy bilen baglanyşykly bolup biler. Suby hüjreleriň lokalizasiýasyny çaklamak, 31 BjGRF kodlanan beloklaryň ýadroda, BjGRF04 peroksisomlarda, BjGRF25 sitoplazmada we BjGRF28 hloroplastlarda ýerleşip biljekdigini görkezdi (1-nji tablisa), bu bolsa BjGRF-leriň ýadroda ýerleşip biljekdigini we transkripsiýa faktory hökmünde möhüm düzgünleşdiriji rol oýnap biljekdigini görkezýär.
Dürli görnüşlerdäki GRF maşgalalarynyň filogenetiki seljermesi gen funksiýalaryny öwrenmäge kömek edip biler. Şonuň üçin 35 raps tohumynyň, 16 şalgamyň, 12 tüwiňiň, 10 darynyň we 9 Arabidopsis GRF-leriniň doly uzynlykdaky aminokislota yzygiderligi göçürilip alyndy we 34 anyklanan BjGRF genine esaslanyp filogenetik agaç guruldy (1-nji surat). Üç kiçi maşgala dürli agza sanyny öz içine alýar; 116 GRF TF üç dürli kiçi maşgala bölünýär (A~C toparlary), degişlilikde GRF-leriň 59 (50.86%), 34 (29.31%) we 23 (19.83)% -ni öz içine alýar. Olaryň arasynda 34 BjGRF maşgala agzasy 3 kiçi maşgalada ýaýran: A toparynda 13 agza (38.24%), B toparynda 12 agza (35.29%) we C toparynda 9 agza (26.47%). Gorçisa poliploidleşme prosesinde dürli kiçi maşgalalarda BjGRF genleriniň sany dürli bolýar we genleriň köpelmegi we ýitmegi bolup biler. C toparynda tüwi we dary GRF-leriniň paýlanyşynyň ýokdugyny, B toparynda bolsa 2 tüwi GRF-iniň we 1 dary GRF-iniň bardygyny we tüwi we dary GRF-leriniň köpüsiniň bir şahada jemlenendigini bellemek gerek, bu bolsa BjGRF-leriň ikilikliler bilen ýakyn gatnaşykdadygyny görkezýär. Olaryň arasynda Arabidopsis thaliana-da GRF funksiýasy boýunça iň çuňňur barlaglar BjGRF-leriň funksional barlaglary üçin esas döredýär.
Brassica napus, Brassica napus, tüwi, dary we Arabidopsis thaliana GRF maşgalasynyň agzalaryny öz içine alýan gorçisanyň filogenetik agajy.
Gorçisa GRF maşgalasynda gaýtalanýan genleriň seljermesi. Arka plandaky çal çyzyk gorçisa genomynda sinhronlaşdyrylan bloky, gyzyl çyzyk bolsa BjGRF geniniň segmentlenen gaýtalanmalarynyň jübütini görkezýär;
Dördünji ýaprak tapgyrynda gurakçylyk stresinde BjGRF geniniň ekspresiýasy. qRT-PCR maglumatlary S5 goşmaça tablisasynda görkezilen. Maglumatlardaky möhüm tapawutlar kiçi harplar bilen görkezilýär.
Ählumumy howa üýtgemegini dowam etdirýän mahaly, ekinleriň gurakçylyk stresine nähili garşy durýandygyny öwrenmek we olaryň çydamlylyk mehanizmlerini gowulandyrmak gyzgyn ylmy tema öwrüldi18. Gurakçylykdan soň ösümlikleriň morfologik gurluşy, gen ekspresiýasy we metabolik prosesleri üýtgeýär, bu bolsa fotosinteziň we metabolik bozulmalaryň bes edilmegine getirip, ekinleriň hasyllylygyna we hiline täsir edip biler19,20,21. Ösümlikler gurakçylyk signallaryny duýanda, Ca2+ we fosfatidilinozitol ýaly ikinji habarçylary öndürýärler, öýjük içi kalsiý ionlarynyň konsentrasiýasyny ýokarlandyrýarlar we belogyň fosforlaşma ýolunyň düzgünleşdiriji ulgamyny işjeňleşdirýärler22,23. Soňky nyşana belogy öýjük goragyna gönüden-göni gatnaşýar ýa-da TF-ler arkaly baglanyşykly stress genleriniň ekspresiýasyny düzgünleşdirýär, ösümlikleriň strese çydamlylygyny ýokarlandyrýar24,25. Şeýlelik bilen, TF-ler gurakçylyk stresine jogap bermekde möhüm rol oýnaýar. Gurakçylyk stresine jogap berýän TF-leriň yzygiderliligine we DNK baglanyş häsiýetlerine görä, TF-leri GRF, ERF, MYB, WRKY we beýleki maşgalalar ýaly dürli maşgalalara bölmek bolýar26.
GRF gen maşgalasy ösüş, ösüş, signal geçişi we ösümlik goranyş jogaplary ýaly dürli ugurlarda möhüm rol oýnaýan ösümliklere mahsus TF görnüşidir27. Ilkinji GRF geni O. sativa-da anyklanylandan bäri28, köp görnüşlerde barha köp GRF genleri anyklandy we ösümlikleriň ösüşine, ösüşine we stress jogabyna täsir edýändigi görkezildi8, 29, 30, 31, 32. Brassica juncea genom yzygiderliliginiň çap edilmegi bilen BjGRF gen maşgalasyny anyklamak mümkin boldy33. Bu gözlegde tutuş gorçisa genomynda 34 BjGRF genleri anyklandy we olaryň hromosom ýerleşýän ýerine esaslanyp BjGRF01–BjGRF34 diýlip atlandyryldy. Olaryň hemmesinde ýokary derejede saklanan QLQ we WRC domenleri bar. Fiziki-himiki häsiýetleriň seljermesi BjGRF beloklarynyň (BjGRF28-den başga) aminokislota sanyndaky we molekulýar agramlaryndaky tapawutlaryň möhüm däldigini görkezdi, bu bolsa BjGRF maşgalasynyň agzalarynyň meňzeş funksiýalara eýe bolup biljekdigini görkezýär. Gen gurluşynyň seljermesi BjGRF genleriniň 64,7% -inde 4 ekzon bardygyny görkezdi, bu bolsa BjGRF gen gurluşynyň ewolýusiýada deňeşdirme boýunça saklanýandygyny görkezýär, ýöne BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 we BjGRF29 genlerindäki ekzonlaryň sany has köp. Barlaglar ekzonlaryň ýa-da intronlaryň goşulmagynyň ýa-da aýrylmagynyň gen gurluşynda we funksiýasynda tapawutlara getirip biljekdigini we şonuň bilen täze genleriň döreýändigini görkezdi34,35,36. Şonuň üçin biz BjGRF intronynyň ewolýusiýa döwründe ýitirilendigini we bu bolsa gen funksiýasynda üýtgeşmelere sebäp bolup biljekdigini çaklaýarys. Bar bolan barlaglara laýyklykda, biz intronlaryň sanynyň gen ekspresiýasy bilen baglanyşyklydygyny hem anykladyk. Gendäki intronlaryň sany köp bolanda, gen dürli amatsyz faktorlara çalt jogap berip bilýär.
Genleriň gaýtalanmagy genom we genetiki ewolýusiýada esasy faktordyr37. Degişli barlaglar genleriň gaýtalanmagynyň diňe GRF genleriniň sanyny köpeltmän, eýsem ösümlikleriň dürli ýaramaz daşky gurşaw şertlerine uýgunlaşmagyna kömek etmek üçin täze genleri döretmegiň serişdesi bolup hyzmat edýändigini görkezdi38. Bu barlagda jemi 48 gezek gaýtalanan gen jübütleri tapyldy, olaryň hemmesi segmental gaýtalanmalar bolup, segmental gaýtalanmalaryň bu maşgaladaky genleriň sanyny köpeltmegiň esasy mehanizmidigini görkezýär. Edebiýatda segmental gaýtalanmanyň Arabidopsis we çilekde GRF gen maşgalasynyň agzalarynyň köpelmegine netijeli ýardam edip biljekdigi habar berildi we bu gen maşgalasynyň hiç bir görnüşiň tandem gaýtalanmasy tapylmady27,39. Bu barlagyň netijeleri Arabidopsis thaliana we çilek maşgalalary boýunça bar bolan barlaglar bilen gabat gelýär, bu bolsa GRF maşgalasynyň dürli ösümliklerde segmental gaýtalanma arkaly genleriň sanyny köpeldip we täze genleri döredip biljekdigini görkezýär.
Bu gözlegde, gorçisada jemi 34 BjGRF geni anyklandy, olar 3 kiçi maşgala bölündi. Bu genler meňzeş saklanan motiwleri we gen gurluşlaryny görkezdi. Kollinearlyk seljermesi gorçisada 48 jübüt segment dublikatsiýasyny ýüze çykardy. BjGRF promotor sebitinde ýagtylyk reaksiýasy, gormon reaksiýasy, daşky gurşawyň stres reaksiýasy we ösüş bilen baglanyşykly sis-täsir ediji elementler bar. Gorçisa nahalynyň tapgyrynda (kökler, göwdeler, ýapraklar) 34 BjGRF geniniň ekspresiýasy we gurakçylyk şertlerinde 10 BjGRF geniniň ekspresiýa nusgasy anyklandy. Gurakçylyk stresinde BjGRF genleriniň ekspresiýa nusgalarynyň meňzeşdigi we meňzeş bolup biljekdigi anyklandy. Gurakçylyk mejbury düzgünleşdirmesinde BjGRF03 we BjGRF32 genleri gurakçylyk stresinde oňyn düzgünleşdiriji rol oýnap biler, BjGRF06 we BjGRF23 bolsa gurakçylyk stresinde miR396 nyşana genleri hökmünde rol oýnaýar. Umuman, gözlegimiz Brassicaceae ösümliklerinde BjGRF geniniň funksiýasynyň geljekde açylmagy üçin biologik esas döredýär.
Bu tejribede ulanylan gorçisa tohumlary Guýçžou Oba hojalyk ylymlary akademiýasynyň Guýçžou ýag tohum ylmy-barlag instituty tarapyndan üpjün edildi. Tutuş tohumlary saýlap, topraga ekiň (substrat: toprak = 3:1) we dört ýaprakly tapgyrdan soň kökleri, göwdeleri we ýapraklary ýygnaň. Ösümlikler guraklygy simulýasiýa etmek üçin 20% PEG 6000 bilen işlenildi we ýapraklar 0, 3, 6, 12 we 24 sagatdan soň ýygnaldy. Ähli ösümlik nusgalary derrew suwuk azotda doňduryldy we soňra indiki synag üçin -80°C temperaturadaky doňduryjyda saklandy.
Bu gözlegiň dowamynda alnan ýa-da seljerilen ähli maglumatlar çap edilen makala we goşmaça maglumat faýllaryna goşulýar.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 22-nji ýanwary