Mae dosbarthiad tymhorol dyodiad yn nhalaith Guizhou yn anwastad, gyda mwy o wlybaniaeth yn y gwanwyn a'r haf, ond mae'r eginblanhigion had rêp yn agored i straen sychder yn yr hydref a'r gaeaf, sy'n effeithio'n ddifrifol ar y cynnyrch. Mae mwstard yn gnwd had olew arbennig a dyfir yn bennaf yn Nhalaith Guizhou. Mae ganddo oddefiad cryf o sychder a gellir ei dyfu mewn ardaloedd mynyddig. Mae'n adnodd cyfoethog o enynnau sy'n gwrthsefyll sychder. Mae darganfod genynnau sy'n gwrthsefyll sychder yn hollbwysig er mwyn gwella mathau o fwstard. ac arloesi mewn adnoddau germplasm. Mae'r teulu GRF yn chwarae rhan hanfodol yn nhwf a datblygiad planhigion a'r ymateb i straen sychder. Ar hyn o bryd, mae genynnau GRF wedi'u canfod yn Arabidopsis 2, reis (Oryza sativa) 12, had rêp 13, cotwm (Gossypium hirsutum) 14, gwenith (Triticum). aestivum)15, miled perlog (Setaria italica)16 a Brassica17, ond nid oes adroddiadau bod genynnau GRF wedi'u canfod mewn mwstard. Yn yr astudiaeth hon, nodwyd genynnau mwstard teulu GRF ar y lefel genom gyfan a dadansoddwyd eu nodweddion ffisegol a chemegol, perthnasoedd esblygiadol, homoleg, motiffau cadw, strwythur genynnau, dyblygu genynnau, cis-elfennau a chyfnod eginblanhigion (cam pedair deilen). Dadansoddwyd y patrymau mynegiant o dan straen sychder yn gynhwysfawr i ddarparu sail wyddonol ar gyfer astudiaethau pellach ar swyddogaeth bosibl genynnau BjGRF mewn ymateb i sychder ac i ddarparu genynnau ymgeisiol ar gyfer bridio mwstard sy'n goddef sychder.
Canfuwyd tri deg pedwar o enynnau BjGRF yn genom Brassica juncea gan ddefnyddio dau chwiliad HMMER, pob un ohonynt yn cynnwys y parthau QLQ a WRC. Cyflwynir dilyniannau CDS y genynnau BjGRF a nodwyd yn Nhabl Atodol S1. Enwir BjGRF01-BjGRF34 ar sail eu lleoliad ar y cromosom. Mae priodweddau ffisiocemegol y teulu hwn yn dangos bod hyd yr asid amino yn amrywiol iawn, yn amrywio o 261 aa (BjGRF19) i 905 aa (BjGRF28). Mae pwynt isoelectric BjGRF yn amrywio o 6.19 (BjGRF02) i 9.35 (BjGRF03) gyda chyfartaledd o 8.33, ac mae 88.24% o BjGRF yn brotein sylfaenol. Mae'r ystod pwysau moleciwlaidd a ragwelir o BjGRF o 29.82 kDa (BjGRF19) i 102.90 kDa (BjGRF28); mae'r mynegai ansefydlogrwydd o broteinau BjGRF yn amrywio o 51.13 (BjGRF08) i 78.24 (BjGRF19), i gyd yn fwy na 40, sy'n dangos bod y mynegai asid brasterog yn amrywio o 43.65 (BjGRF01) i 78.78 (BjGRF08) (BjGRF)licitys (hydrophi.19). (BjGRF31) i -0.45 (BjGRF22), mae gan yr holl broteinau BjGRF hydroffilig werthoedd GRAVY negyddol, a allai fod oherwydd diffyg hydroffobigedd a achosir gan y gweddillion. Roedd rhagfynegiad lleoleiddio isgellog yn dangos y gallai 31 o broteinau wedi'u hamgodio BjGRF gael eu lleoleiddio yn y cnewyllyn, gallai BjGRF04 gael ei leoleiddio mewn perocsisomau, gallai BjGRF25 gael ei leoleiddio yn y cytoplasm, a gallai BjGRF28 gael ei leoleiddio mewn cloroplastau (Tabl 1), sy'n nodi y gallai BjGRFs yn y cnewyllyn fod yn ffactor rheoleiddiol a lleoledig.
Gall dadansoddiad ffylogenetig o deuluoedd GRF mewn gwahanol rywogaethau helpu i astudio swyddogaethau genynnau. Felly, lawrlwythwyd y dilyniannau asid amino hyd llawn o 35 o hadau rêp, 16 maip, 12 reis, 10 miled a 9 Arabidopsis GRF a lluniwyd coeden ffylogenetig yn seiliedig ar 34 o enynnau BjGRF a nodwyd (Ffig. 1). Mae'r tri is-deulu yn cynnwys niferoedd gwahanol o aelodau; Mae 116 o GRF TFs wedi'u rhannu'n dri is-deulu gwahanol (grwpiau A~C), sy'n cynnwys 59 (50.86%), 34 (29.31%) a 23 (19.83)% o'r GRFs, yn y drefn honno. Yn eu plith, mae 34 aelod o deulu BjGRF wedi'u gwasgaru ar draws 3 is-deulu: 13 aelod yng ngrŵp A (38.24%), 12 aelod yng ngrŵp B (35.29%) a 9 aelod yng ngrŵp C (26.47%). Yn y broses o polyploidization mwstard, mae nifer y genynnau BjGRF mewn gwahanol is-deuluoedd yn wahanol, ac efallai y bydd ymhelaethu a cholled genynnau wedi digwydd. Mae'n werth nodi nad oes dosbarthiad GRF reis a miled yng ngrŵp C, tra bod 2 GRF reis ac 1 miled GRF yng ngrŵp B, ac mae'r rhan fwyaf o'r GRFs reis a miled wedi'u grwpio mewn un gangen, sy'n dangos bod BjGRFs yn perthyn yn agos i dicotiau. Yn eu plith, mae'r astudiaethau mwyaf manwl ar swyddogaeth GRF yn Arabidopsis thaliana yn darparu sail ar gyfer astudiaethau swyddogaethol o BjGRFs.
Coeden fwstard ffylogenetig gan gynnwys Brassica napus, Brassica napus, reis, miled ac aelodau o deulu Arabidopsis thaliana GRF.
Dadansoddiad o enynnau ailadroddus yn y teulu mwstard GRF. Mae'r llinell lwyd yn y cefndir yn cynrychioli bloc cydamserol yn y genom mwstard, mae'r llinell goch yn cynrychioli pâr o ailadroddiadau segmentiedig o'r genyn BjGRF;
Mynegiant genyn BjGRF o dan straen sychder yn y bedwaredd gam dail. Dangosir data qRT-PCR yn Nhabl Atodol S5. Nodir gwahaniaethau sylweddol mewn data gan lythrennau bach.
Wrth i hinsawdd y byd barhau i newid, mae astudio sut mae cnydau'n ymdopi â straen sychder a gwella eu mecanweithiau goddefgarwch wedi dod yn bwnc ymchwil poeth18. Ar ôl sychder, bydd strwythur morffolegol, mynegiant genynnau a phrosesau metabolaidd planhigion yn newid, a all arwain at roi'r gorau i ffotosynthesis ac aflonyddwch metabolaidd, gan effeithio ar gynnyrch ac ansawdd cnydau19,20,21. Pan fydd planhigion yn synhwyro signalau sychder, maent yn cynhyrchu ail negeswyr fel Ca2+ a phosphatidylinositol, yn cynyddu'r crynodiad ïon calsiwm mewngellol ac yn actifadu'r rhwydwaith rheoleiddiol o lwybr ffosfforyleiddiad protein22,23. Mae'r protein targed terfynol yn ymwneud yn uniongyrchol ag amddiffyn cellog neu'n rheoleiddio mynegiant genynnau straen cysylltiedig trwy TFs, gan wella goddefgarwch planhigion i straen24,25. Felly, mae TFs yn chwarae rhan hanfodol wrth ymateb i straen sychder. Yn ôl dilyniant a phriodweddau rhwymo DNA TFs sy'n ymateb i straen sychder, gellir rhannu TFs yn wahanol deuluoedd, megis GRF, ERF, MYB, WRKY a theuluoedd eraill26.
Mae'r teulu genynnau GRF yn fath o TF penodol i blanhigion sy'n chwarae rhan bwysig mewn amrywiol agweddau megis twf, datblygiad, trawsgludiad signal ac ymatebion amddiffyn planhigion27. Ers i'r genyn GRF cyntaf gael ei nodi yn O. sativa28, mae mwy a mwy o enynnau GRF wedi'u nodi mewn llawer o rywogaethau a dangoswyd eu bod yn effeithio ar dwf planhigion, datblygiad ac ymateb i straen8, 29, 30,31,32. Gyda chyhoeddiad y dilyniant genom Brassica juncea, daeth yn bosibl adnabod y teulu genynnau BjGRF33. Yn yr astudiaeth hon, nodwyd 34 o enynnau BjGRF yn y genom mwstard cyfan a'u henwi'n BjGRF01-BjGRF34 yn seiliedig ar eu safle cromosomaidd. Mae pob un ohonynt yn cynnwys parthau QLQ a WRC sydd wedi'u cadw'n fawr. Dangosodd dadansoddiad o'r priodweddau ffisiocemegol nad oedd y gwahaniaethau yn niferoedd asidau amino a phwysau moleciwlaidd y proteinau BjGRF (ac eithrio BjGRF28) yn arwyddocaol, sy'n dangos y gallai fod gan aelodau'r teulu BjGRF swyddogaethau tebyg. Dangosodd dadansoddiad strwythur genynnau fod 64.7% o'r genynnau BjGRF yn cynnwys 4 exon, sy'n dangos bod strwythur genynnau BjGRF wedi'i gadw'n gymharol wrth esblygiad, ond mae nifer yr exons yn y genynnau BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 a BjGRF29 yn fwy. Mae astudiaethau wedi dangos y gall ychwanegu neu ddileu exons neu intronau arwain at wahaniaethau yn strwythur a swyddogaeth genynnau, gan greu genynnau newydd34,35,36. Felly, rydym yn dyfalu bod intron BjGRF wedi'i golli yn ystod esblygiad, a allai achosi newidiadau mewn swyddogaeth genynnau. Yn gyson ag astudiaethau presennol, canfuom hefyd fod nifer yr intronau yn gysylltiedig â mynegiant genynnau. Pan fo nifer yr intronau mewn genyn yn fawr, gall y genyn ymateb yn gyflym i amrywiol ffactorau anffafriol.
Mae dyblygu genynnau yn ffactor mawr mewn esblygiad genomig a genetig37. Mae astudiaethau cysylltiedig wedi dangos bod dyblygu genynnau nid yn unig yn cynyddu nifer y genynnau GRF, ond hefyd yn fodd o gynhyrchu genynnau newydd i helpu planhigion i addasu i amodau amgylcheddol niweidiol amrywiol38. Darganfuwyd cyfanswm o 48 o barau genynnau dyblyg yn yr astudiaeth hon, pob un ohonynt yn ddyblygiadau segmentol, sy'n dangos mai dyblygu segmentau yw'r prif fecanwaith ar gyfer cynyddu nifer y genynnau yn y teulu hwn. Dywedwyd yn y llenyddiaeth y gall dyblygu segmentaidd hyrwyddo'n effeithiol ymhelaethu ar aelodau teulu genynnau GRF mewn Arabidopsis a mefus, ac ni chanfuwyd unrhyw ddyblygu tandem o'r teulu genyn hwn yn unrhyw un o'r rhywogaethau27,39. Mae canlyniadau'r astudiaeth hon yn gyson ag astudiaethau presennol ar Arabidopsis thaliana a theuluoedd mefus, sy'n awgrymu y gall y teulu GRF gynyddu nifer y genynnau a chynhyrchu genynnau newydd trwy ddyblygu segmentol mewn gwahanol blanhigion.
Yn yr astudiaeth hon, nodwyd cyfanswm o 34 o enynnau BjGRF mewn mwstard, a rannwyd yn 3 is-deulu. Roedd y genynnau hyn yn dangos motiffau cadw a strwythurau genynnau tebyg. Datgelodd dadansoddiad o gloredd 48 pâr o ddyblygiadau segmentau mewn mwstard. Mae rhanbarth hyrwyddwr BjGRF yn cynnwys elfennau cis-weithredol sy'n gysylltiedig ag ymateb ysgafn, ymateb hormonaidd, ymateb straen amgylcheddol, a thwf a datblygiad. Canfuwyd mynegiant 34 o enynnau BjGRF ar y cam eginblanhigyn mwstard (gwreiddiau, coesynnau, dail), a phatrwm mynegiant 10 genyn BjGRF o dan amodau sychder. Canfuwyd bod patrymau mynegiant genynnau BjGRF o dan straen sychder yn debyg ac efallai eu bod yn debyg. cymryd rhan mewn sychder Gorfodi rheoleiddio. Gall genynnau BjGRF03 a BjGRF32 chwarae rolau rheoleiddio cadarnhaol mewn straen sychder, tra bod BjGRF06 a BjGRF23 yn chwarae rolau mewn straen sychder fel genynnau targed miR396. Yn gyffredinol, mae ein hastudiaeth yn darparu sail fiolegol ar gyfer darganfod swyddogaeth genynnau BjGRF mewn planhigion Brassicaceae yn y dyfodol.
Darparwyd yr hadau mwstard a ddefnyddiwyd yn yr arbrawf hwn gan Sefydliad Ymchwil Hadau Olew Guizhou, Academi Gwyddorau Amaethyddol Guizhou. Dewiswch yr hadau cyfan a'u plannu yn y pridd (swbstrad: pridd = 3:1), a chasglwch y gwreiddiau, y coesynnau a'r dail ar ôl y cyfnod pedair deilen. Cafodd y planhigion eu trin â 20% PEG 6000 i efelychu sychder, a chasglwyd y dail ar ôl 0, 3, 6, 12 a 24 awr. Cafodd yr holl samplau planhigion eu rhewi ar unwaith mewn nitrogen hylifol ac yna eu storio mewn rhewgell -80 ° C ar gyfer y prawf nesaf.
Mae'r holl ddata a gafwyd neu a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth hon wedi'u cynnwys yn yr erthygl gyhoeddedig a'r ffeiliau gwybodaeth atodol.
Amser postio: Ionawr-22-2025