Guizhou provinsiyasida yog'ingarchilikning mavsumiy taqsimlanishi notekis bo'lib, bahor va yozda ko'proq yog'ingarchilik bo'ladi, ammo raps ko'chatlari kuz va qishda qurg'oqchilik stressiga moyil bo'ladi, bu esa hosildorlikka jiddiy ta'sir qiladi. Xantal asosan Guizhou provinsiyasida yetishtiriladigan maxsus moyli ekin hisoblanadi. U qurg'oqchilikka chidamliligi yuqori va tog'li hududlarda yetishtirilishi mumkin. Bu qurg'oqchilikka chidamli genlarning boy manbaidir. Qurg'oqchilikka chidamli genlarni kashf etish xantal navlarini yaxshilash va germplazma resurslarida innovatsiyalar uchun juda muhimdir. GRF oilasi o'simliklarning o'sishi va rivojlanishida hamda qurg'oqchilik stressiga javoban muhim rol o'ynaydi. Hozirgi vaqtda GRF genlari Arabidopsis 2, guruch (Oryza sativa) 12, raps 13, paxta (Gossypium hirsutum) 14, bug'doy (Triticum) 15, marvarid tariq (Setaria italica) 16 va Brassica17 da topilgan, ammo xantalda GRF genlari aniqlangani haqida hech qanday ma'lumot yo'q. Ushbu tadqiqotda xantalning GRF oilasi genlari genom darajasida aniqlandi va ularning fizik va kimyoviy xususiyatlari, evolyutsion munosabatlari, gomologiyasi, saqlangan motivlari, gen tuzilishi, genlarning dublikatsiyasi, sis-elementlari va ko'chat bosqichi (to'rt bargli bosqich) tahlil qilindi. Qurg'oqchilik stressi ostidagi ifoda naqshlari qurg'oqchilikka javoban BjGRF genlarining potentsial funktsiyasini keyingi tadqiqotlar uchun ilmiy asos yaratish va qurg'oqchilikka chidamli xantalni ko'paytirish uchun nomzod genlarni taqdim etish maqsadida har tomonlama tahlil qilindi.
Brassica juncea genomida ikkita HMMER qidiruvi yordamida o'ttiz to'rtta BjGRF geni aniqlandi, ularning barchasi QLQ va WRC domenlarini o'z ichiga oladi. Aniqlangan BjGRF genlarining CDS ketma-ketliklari S1 qo'shimcha jadvalida keltirilgan. BjGRF01–BjGRF34 xromosomadagi joylashuviga qarab nomlangan. Bu oilaning fizik-kimyoviy xususiyatlari aminokislota uzunligi juda o'zgaruvchan ekanligini, 261 aa (BjGRF19) dan 905 aa (BjGRF28) gacha bo'lganligini ko'rsatadi. BjGRF ning izoelektrik nuqtasi 6,19 (BjGRF02) dan 9,35 gacha (BjGRF03) gacha, o'rtacha 8,33 ga teng va BjGRF ning 88,24% asosiy oqsildir. BjGRF ning bashorat qilingan molekulyar og'irlik diapazoni 29,82 kDa (BjGRF19) dan 102,90 kDa (BjGRF28) gacha; BjGRF oqsillarining beqarorlik indeksi 51,13 (BjGRF08) dan 78,24 (BjGRF19) gacha, barchasi 40 dan katta, bu yog 'kislotasi indeksi 43,65 (BjGRF01) dan 78,78 (BjGRF22) gacha, o'rtacha gidrofillik (GRAVY) -1,07 (BjGRF31) dan -0,45 (BjGRF22) gacha ekanligini ko'rsatadi, barcha gidrofil BjGRF oqsillari salbiy GRAVY qiymatlariga ega, bu qoldiqlar tufayli gidrofobiklikning yo'qligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Hujayra osti lokalizatsiyasini bashorat qilish shuni ko'rsatdiki, 31 ta BjGRF kodlangan oqsillar yadroda, BjGRF04 peroksisomalarda, BjGRF25 sitoplazmada va BjGRF28 xloroplastlarda lokalizatsiya qilinishi mumkin (1-jadval), bu BjGRFlar yadroda lokalizatsiya qilinishi va transkripsiya omili sifatida muhim tartibga soluvchi rol o'ynashi mumkinligini ko'rsatadi.
Turli turlardagi GRF oilalarining filogenetik tahlili gen funktsiyalarini o'rganishga yordam beradi. Shuning uchun, 35 ta raps urug'i, 16 ta sholg'om, 12 ta guruch, 10 ta tariq va 9 ta Arabidopsis GRFlarining to'liq uzunlikdagi aminokislotalar ketma-ketligi yuklab olindi va 34 ta aniqlangan BjGRF genlari asosida filogenetik daraxt tuzildi (1-rasm). Uchta kichik oilada turli xil a'zolar mavjud; 116 ta GRF TF uchta turli kichik oilaga (A~C guruhlari) bo'lingan bo'lib, mos ravishda GRFlarning 59 (50,86%), 34 (29,31%) va 23 (19,83)% ni tashkil qiladi. Ular orasida 34 ta BjGRF oilasi a'zolari 3 ta kichik oilaga tarqalgan: A guruhida 13 ta a'zo (38,24%), B guruhida 12 ta a'zo (35,29%) va C guruhida 9 ta a'zo (26,47%). Xantal poliploidizatsiyasi jarayonida turli suboilalardagi BjGRFs genlarining soni har xil bo'ladi va genlarning kuchayishi va yo'qolishi sodir bo'lgan bo'lishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, C guruhida guruch va tariq GRFlarining taqsimlanishi yo'q, B guruhida esa 2 ta guruch GRF va 1 ta tariq GRF mavjud va guruch va tariq GRFlarining aksariyati bitta shoxchada guruhlangan, bu esa BjGRFlarning ikki barmoqlilar bilan chambarchas bog'liqligini ko'rsatadi. Ular orasida Arabidopsis thaliana dagi GRF funktsiyasi bo'yicha eng chuqur tadqiqotlar BjGRFlarning funktsional tadqiqotlari uchun asos yaratadi.
Brassica napus, Brassica napus, guruch, tariq va Arabidopsis thaliana GRF oilasining a'zolarini o'z ichiga olgan xantalning filogenetik daraxti.
Xantal GRF oilasidagi takrorlanuvchi genlarni tahlil qilish. Orqa fondagi kulrang chiziq xantal genomidagi sinxronlashtirilgan blokni, qizil chiziq esa BjGRF genining segmentlangan takrorlanish juftligini ifodalaydi;
To'rtinchi barg bosqichida qurg'oqchilik stressi ostida BjGRF genining ifodalanishi. qRT-PCR ma'lumotlari S5 qo'shimcha jadvalida keltirilgan. Ma'lumotlardagi sezilarli farqlar kichik harflar bilan ko'rsatilgan.
Global iqlim o'zgarishda davom etar ekan, ekinlarning qurg'oqchilik stressiga qanday dosh berishini o'rganish va ularning bardoshlik mexanizmlarini yaxshilash dolzarb tadqiqot mavzusiga aylandi18. Qurg'oqchilikdan keyin o'simliklarning morfologik tuzilishi, gen ekspressiyasi va metabolik jarayonlari o'zgaradi, bu fotosintezning to'xtashiga va metabolik buzilishlarga olib kelishi mumkin, bu esa ekinlarning hosildorligi va sifatiga ta'sir qiladi19,20,21. O'simliklar qurg'oqchilik signallarini sezganda, ular Ca2+ va fosfatidilinozitol kabi ikkinchi xabarchilarni ishlab chiqaradi, hujayra ichidagi kaltsiy ionlari konsentratsiyasini oshiradi va oqsil fosforillanish yo'lining tartibga solish tarmog'ini faollashtiradi22,23. Yakuniy maqsadli oqsil hujayra himoyasida bevosita ishtirok etadi yoki TFlar orqali bog'liq stress genlarining ekspressiyasini tartibga soladi, bu o'simliklarning stressga chidamliligini oshiradi24,25. Shunday qilib, TFlar qurg'oqchilik stressiga javob berishda muhim rol o'ynaydi. Qurg'oqchilik stressiga javob beradigan TFlarning ketma-ketligi va DNK bog'lanish xususiyatlariga ko'ra, TFlarni GRF, ERF, MYB, WRKY va boshqa oilalar kabi turli oilalarga bo'lish mumkin26.
GRF genlar oilasi o'simlikka xos TF turi bo'lib, o'sish, rivojlanish, signal transduksiyasi va o'simliklarni himoya qilish kabi turli jihatlarda muhim rol o'ynaydi27. Birinchi GRF geni O. sativa28 da aniqlanganidan beri, ko'plab turlarda tobora ko'proq GRF genlari aniqlandi va o'simliklarning o'sishi, rivojlanishi va stressga javobiga ta'sir qilishi ko'rsatildi8, 29, 30, 31, 32. Brassica juncea genom ketma-ketligi nashr etilishi bilan BjGRF genlar oilasini aniqlash mumkin bo'ldi33. Ushbu tadqiqotda butun xantal genomida 34 ta BjGRF genlari aniqlandi va ularning xromosoma holatiga qarab BjGRF01–BjGRF34 deb nomlandi. Ularning barchasi yuqori darajada saqlangan QLQ va WRC domenlarini o'z ichiga oladi. Fizik-kimyoviy xususiyatlarni tahlil qilish shuni ko'rsatdiki, BjGRF oqsillarining (BjGRF28 dan tashqari) aminokislotalar soni va molekulyar og'irliklaridagi farqlar ahamiyatli emas edi, bu BjGRF oila a'zolari o'xshash funktsiyalarga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Gen tuzilishi tahlili shuni ko'rsatdiki, BjGRF genlarining 64,7% da 4 ta ekzon mavjud bo'lib, bu BjGRF gen tuzilishi evolyutsiyada nisbatan saqlanib qolganligini ko'rsatadi, ammo BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 va BjGRF29 genlaridagi ekzonlar soni ko'proq. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ekzonlar yoki intronlarning qo'shilishi yoki o'chirilishi gen tuzilishi va funktsiyasidagi farqlarga olib kelishi mumkin, shu bilan yangi genlar paydo bo'ladi34,35,36. Shuning uchun biz BjGRF intronining evolyutsiya jarayonida yo'qolganligini taxmin qilamiz, bu esa gen funktsiyasida o'zgarishlarga olib kelishi mumkin. Mavjud tadqiqotlarga muvofiq, biz intronlar soni gen ekspressiyasi bilan bog'liqligini ham aniqladik. Gendagi intronlar soni ko'p bo'lganda, gen turli noqulay omillarga tezda javob berishi mumkin.
Genlarning ko'payishi genomik va genetik evolyutsiyada asosiy omil hisoblanadi37. Tegishli tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, genlarning ko'payishi nafaqat GRF genlari sonini ko'paytiradi, balki o'simliklarning turli noqulay atrof-muhit sharoitlariga moslashishiga yordam beradigan yangi genlarni yaratish vositasi bo'lib xizmat qiladi38. Ushbu tadqiqotda jami 48 ta dublikat gen juftligi topildi, ularning barchasi segmental ko'payishlar bo'lib, segmental ko'payishlar bu oiladagi genlar sonini ko'paytirishning asosiy mexanizmi ekanligini ko'rsatadi. Adabiyotlarda segmental ko'payish Arabidopsis va qulupnayda GRF gen oilasi a'zolarining amplifikatsiyasini samarali ravishda rag'batlantirishi mumkinligi haqida xabar berilgan va bu gen oilasining tandem ko'payishi hech bir turda topilmagan27,39. Ushbu tadqiqot natijalari Arabidopsis thaliana va qulupnay oilalari bo'yicha mavjud tadqiqotlar bilan mos keladi, bu GRF oilasi turli o'simliklarda segmental ko'payish orqali genlar sonini ko'paytirishi va yangi genlarni yaratishi mumkinligini ko'rsatadi.
Ushbu tadqiqotda xantalda jami 34 ta BjGRF geni aniqlandi, ular 3 ta kichik oilaga bo'lingan. Bu genlar o'xshash saqlangan motivlar va gen tuzilmalarini ko'rsatdi. Kollinearlik tahlili xantalda 48 juft segment duplikatsiyasini aniqladi. BjGRF promotor mintaqasida yorug'lik reaksiyasi, gormonal reaksiya, atrof-muhit stress reaksiyasi va o'sish va rivojlanish bilan bog'liq sis-ta'sir qiluvchi elementlar mavjud. 34 ta BjGRF genining ifodalanishi xantal ko'chatlari bosqichida (ildizlar, poyalar, barglar) va qurg'oqchilik sharoitida 10 ta BjGRF genining ifoda shakli aniqlandi. Qurg'oqchilik stressi ostida BjGRF genlarining ifoda shakllari o'xshash va o'xshash bo'lishi mumkinligi aniqlandi. Qurg'oqchilikni majburlash regulyatsiyasida ishtirok etish. BjGRF03 va BjGRF32 genlari qurg'oqchilik stressida ijobiy regulyator rolini o'ynashi mumkin, BjGRF06 va BjGRF23 esa qurg'oqchilik stressida miR396 nishon genlari sifatida rol o'ynaydi. Umuman olganda, bizning tadqiqotimiz Brassicaceae o'simliklarida BjGRF genining funksiyasini kelajakda kashf etish uchun biologik asos yaratadi.
Ushbu tajribada ishlatilgan xantal urug'lari Guizhou qishloq xo'jaligi fanlari akademiyasining Guizhou moy urug'lari tadqiqot instituti tomonidan taqdim etildi. Butun urug'larni tanlang va ularni tuproqqa eking (substrat: tuproq = 3:1) va to'rt bargli bosqichdan keyin ildizlar, poyalar va barglarni yig'ib oling. O'simliklar qurg'oqchilikni simulyatsiya qilish uchun 20% PEG 6000 bilan ishlov berildi va barglar 0, 3, 6, 12 va 24 soatdan keyin yig'ib olindi. Barcha o'simlik namunalari darhol suyuq azotda muzlatildi va keyingi sinov uchun -80°C muzlatgichda saqlandi.
Ushbu tadqiqot davomida olingan yoki tahlil qilingan barcha ma'lumotlar nashr etilgan maqola va qo'shimcha ma'lumot fayllariga kiritilgan.
Joylashtirilgan vaqt: 2025-yil 22-yanvar