Distribusi udan musiman ing Provinsi Guizhou ora rata, kanthi presipitasi luwih akeh ing musim semi lan musim panas, nanging tunas rapeseed rentan kanggo stres kahanan garing lan kurang banyu ing musim gugur lan musim dingin, sing nyebabake asil panen. Mustard minangka tanduran wiji minyak khusus sing ditanam ing Provinsi Guizhou. Nduwe toleransi kahanan garing sing kuwat lan bisa ditanam ing wilayah pegunungan. Iki minangka sumber gen sing tahan kekeringan. Panemuan gen sing tahan kekeringan iku wigati banget kanggo ningkatake varietas sawi. lan inovasi ing sumber plasma nutfah. Kulawarga GRF nduweni peran penting ing pertumbuhan lan perkembangan tanduran lan respon kanggo stres kekeringan. Saiki, gen GRF ditemokake ing Arabidopsis 2, beras (Oryza sativa) 12, rapeseed 13, kapas (Gossypium hirsutum) 14, gandum (Triticum). aestivum)15, mutiara millet (Setaria italica)16 lan Brassica17, nanging ora ana laporan gen GRF sing dideteksi ing mustar. Ing panliten iki, gen kulawarga GRF saka mustar diidentifikasi ing tingkat genom lan karakteristik fisik lan kimia, hubungan evolusi, homologi, motif sing dilestarikan, struktur gen, duplikasi gen, unsur cis lan tahap seedling (tahap papat godhong) dianalisis. Pola ekspresi ing kahanan kahanan garing lan kurang banyu dianalisis kanthi komprehensif kanggo nyedhiyakake basis ilmiah kanggo studi luwih lanjut babagan fungsi potensial gen BjGRF ing respon kahanan garing lan kurang banyu lan kanggo nyedhiyakake gen calon kanggo breeding mustar tahan kekeringan.
Telung puluh papat gen BjGRF diidentifikasi ing genom Brassica juncea nggunakake rong telusuran HMMER, kabeh ngemot domain QLQ lan WRC. Urutan CDS saka gen BjGRF sing diidentifikasi ditampilake ing Tabel Tambahan S1. BjGRF01–BjGRF34 dijenengi adhedhasar lokasi ing kromosom. Sifat fisikokimia saka kulawarga iki nuduhake yen dawa asam amino beda banget, wiwit saka 261 aa (BjGRF19) nganti 905 aa (BjGRF28). Titik isoelektrik BjGRF antara 6,19 (BjGRF02) nganti 9,35 (BjGRF03) kanthi rata-rata 8,33, lan 88,24% BjGRF minangka protein dhasar. Kisaran bobot molekul BjGRF sing diprediksi yaiku saka 29,82 kDa (BjGRF19) nganti 102,90 kDa (BjGRF28); indeks ketidakstabilan protein BjGRF kisaran saka 51,13 (BjGRF08) nganti 78,24 (BjGRF19), kabeh luwih saka 40, nuduhake yen indeks asam lemak kisaran saka 43,65 (BjGRF01) nganti 78,78 (BjGRF22) rata-rata (saka -1000 hydrophilicity). (BjGRF31) nganti -0,45 (BjGRF22), kabeh protein BjGRF hidrofilik duweni nilai GRAVY negatif, sing bisa uga amarga kekurangan hidrofobik sing disebabake dening residu. Prediksi lokalisasi subselular nuduhake yen 31 protein sing dikodekan BjGRF bisa dilokalisasi ing nukleus, BjGRF04 bisa dilokalisasi ing peroksisom, BjGRF25 bisa dilokalisasi ing sitoplasma, lan BjGRF28 bisa dilokalisasi ing kloroplas (Tabel 1), nuduhake yen BjGRF04 bisa dadi faktor regulasi sing penting minangka faktor regulasi nukleus.
Analisis filogenetik kulawarga GRF ing macem-macem spesies bisa mbantu nyinaoni fungsi gen. Mulane, urutan asam amino lengkap saka 35 rapeseed, 16 turnip, 12 beras, 10 millet lan 9 Arabidopsis GRF diundhuh lan wit filogenetik dibangun adhedhasar 34 gen BjGRF sing diidentifikasi (Fig. 1). Telung subfamili kasebut ngemot jumlah anggota sing beda-beda; 116 GRF TF dipérang dadi telung subfamili beda (grup A~C), ngemot 59 (50,86%), 34 (29,31%) lan 23 (19,83)% saka GRF, mungguh. Ing antarane, 34 anggota kulawarga BjGRF kasebar ing 3 subfamili: 13 anggota ing grup A (38,24%), 12 anggota ing grup B (35,29%) lan 9 anggota ing grup C (26,47%). Ing proses polyploidization mustard, jumlah gen BjGRFs ing subfamili beda beda, lan amplifikasi gen lan mundhut bisa kedadeyan. Wigati dicathet menawa GRF beras lan gedang ing grup C ora ana, nalika ana 2 GRF beras lan 1 GRF gedang ing grup B, lan akeh GRF beras lan gedang diklompokaké ing cabang siji, nuduhake yen BjGRFs ana hubungane raket karo dicots. Antarane wong-wong mau, studi sing paling jero babagan fungsi GRF ing Arabidopsis thaliana nyedhiyakake basis kanggo studi fungsional BjGRFs.
Wit filogenetik sawi kalebu Brassica napus, Brassica napus, beras, millet lan anggota kulawarga Arabidopsis thaliana GRF.
Analisis gen sing bola-bali ing kulawarga GRF mustard. Garis abu-abu ing latar mburi nggambarake blok sing disinkronake ing génom mustar, garis abang nuduhake pasangan ulang segmen saka gen BjGRF;
Ekspresi gen BjGRF ing kahanan kekeringan ing tahap godhong kaping papat. Data qRT-PCR ditampilake ing Tabel Tambahan S5. Bedane data sing signifikan dituduhake nganggo huruf cilik.
Nalika iklim global terus owah, sinau babagan carane tanduran bisa ngatasi stres kekeringan lan ningkatake mekanisme toleransi wis dadi topik riset panas18. Sawise kahanan garing lan kurang banyu, struktur morfologis, ekspresi gen lan proses metabolisme tanduran bakal owah, sing bisa nyebabake mandhege fotosintesis lan gangguan metabolisme, nyebabake asil lan kualitas panen. Nalika tanduran aran sinyal kahanan garing lan kurang banyu, padha gawé utusan kapindho kayata Ca2+ lan phosphatidylinositol, nambah konsentrasi ion kalsium intraselular lan ngaktifake jaringan pangaturan jalur fosforilasi protein22,23. Protein target pungkasan langsung melu pertahanan seluler utawa ngatur ekspresi gen stres sing gegandhengan liwat TFs, nambah toleransi tanduran kanggo stress24,25. Mangkono, TF duwe peran penting kanggo nanggapi stres kekeringan. Miturut urutan lan sifat naleni DNA TF responsif stres kekeringan, TF bisa dipérang dadi kulawarga sing béda, kayata GRF, ERF, MYB, WRKY lan kulawarga liyane26.
Kulawarga gen GRF minangka jinis TF khusus tanduran sing nduweni peran penting ing macem-macem aspek kayata pertumbuhan, perkembangan, transduksi sinyal lan respon pertahanan tanduran27. Wiwit gen GRF pisanan diidentifikasi ing O. sativa28, liyane lan liyane gen GRF wis diidentifikasi ing akeh spesies lan ditampilake kanggo mengaruhi wutah tanduran, pembangunan lan respon stress8, 29, 30,31,32. Kanthi publikasi urutan genom Brassica juncea, identifikasi kulawarga gen BjGRF dadi bisa33. Ing panliten iki, 34 gen BjGRF diidentifikasi ing kabeh genom mustar lan dijenengi BjGRF01-BjGRF34 adhedhasar posisi kromosom. Kabeh mau ngemot domain QLQ lan WRC sing dijaga banget. Analisis sifat fisikokimia nuduhake yen beda ing nomer asam amino lan bobot molekul saka protein BjGRF (kajaba BjGRF28) ora signifikan, nuduhake yen anggota kulawarga BjGRF bisa uga duwe fungsi sing padha. Analisis struktur gen nuduhake yen 64,7% saka gen BjGRF ngemot 4 ekson, nuduhake yen struktur gen BjGRF relatif lestari sajrone evolusi, nanging jumlah ekson ing gen BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 lan BjGRF29 luwih gedhe. Panaliten nuduhake manawa tambahan utawa pambusakan ekson utawa intron bisa nyebabake beda struktur lan fungsi gen, saengga nggawe gen anyar34,35,36. Mulane, kita spekulasi yen intron BjGRF ilang sajrone evolusi, sing bisa nyebabake owah-owahan ing fungsi gen. Selaras karo studi sing ana, kita uga nemokake manawa jumlah intron digandhengake karo ekspresi gen. Nalika jumlah intron ing gen akeh, gen kasebut bisa cepet nanggapi macem-macem faktor sing ora disenengi.
Duplikasi gen minangka faktor utama ing evolusi genomik lan genetik37. Panaliten sing gegandhengan nuduhake yen duplikasi gen ora mung nambah jumlah gen GRF, nanging uga minangka sarana ngasilake gen anyar kanggo mbantu tanduran adaptasi karo macem-macem kahanan lingkungan sing ala38. Gunggunge 48 pasangan gen duplikat ditemokake ing panliten iki, kabeh kasebut minangka duplikasi segmental, nuduhake yen duplikasi segmental minangka mekanisme utama kanggo nambah jumlah gen ing kulawarga iki. Wis kacarita ing literatur yen duplikasi segmental bisa kanthi efektif ningkatake amplifikasi anggota kulawarga gen GRF ing Arabidopsis lan strawberry, lan ora ana duplikasi tandem saka kulawarga gen iki sing ditemokake ing sembarang spesies27,39. Asil panaliten iki jumbuh karo studi sing ana babagan kulawarga Arabidopsis thaliana lan strawberry, sing nuduhake yen kulawarga GRF bisa nambah jumlah gen lan ngasilake gen anyar liwat duplikasi segmental ing tanduran sing beda-beda.
Ing panliten iki, total 34 gen BjGRF diidentifikasi ing mustar, sing dipérang dadi 3 subfamili. Gen kasebut nuduhake motif lan struktur gen sing padha. Analisis kolinearitas nuduhake 48 pasangan duplikasi segmen ing mustar. Wilayah promotor BjGRF ngemot unsur cis-acting sing ana gandhengane karo respon cahya, respon hormonal, respon stres lingkungan, lan pertumbuhan lan perkembangan. Ekspresi 34 gen BjGRF dideteksi ing tahap semai sawi (oyot, batang, godhong), lan pola ekspresi 10 gen BjGRF ing kahanan kemarau. Ditemokake manawa pola ekspresi gen BjGRF sajrone stres kekeringan padha lan bisa uga padha. keterlibatan ing kahanan garing lan kurang banyu Meksa angger-angger. Gen BjGRF03 lan BjGRF32 bisa uga nduweni peran regulasi sing positif ing stres kekeringan, dene BjGRF06 lan BjGRF23 nduweni peran ing stres kekeringan minangka gen target miR396. Sakabèhé, panaliten kita nyedhiyakake basis biologis kanggo panemuan fungsi gen BjGRF ing mangsa ngarep ing tanduran Brassicaceae.
Wiji sawi sing digunakake ing eksperimen iki diwenehake dening Guizhou Oil Seed Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences. Pilih kabeh wiji lan ditanam ing lemah (substrat: lemah = 3: 1), lan kumpulake oyod, batang lan godhong sawise tahap papat godhong. Tetanduran kasebut diobati nganggo 20% PEG 6000 kanggo simulasi kahanan garing lan kurang banyu, lan godhong diklumpukake sawise 0, 3, 6, 12 lan 24 jam. Kabeh conto tanduran langsung beku ing nitrogen cair lan banjur disimpen ing beku -80 ° C kanggo tes sabanjure.
Kabeh data sing dipikolehi utawa dianalisis sajrone panliten iki kalebu ing artikel sing diterbitake lan file informasi tambahan.
Wektu kirim: Jan-22-2025