Тақсимоти мавсимии боришот дар музофоти Гуйчжоу нобаробар аст ва дар фасли баҳор ва тобистон боришоти бештар ба амал меояд, аммо ниҳолҳои рапс дар тирамоҳ ва зимистон ба стресси хушксолӣ дучор мешаванд, ки ба ҳосил таъсири ҷиддӣ мерасонад. Хардал як зироати махсуси равғанӣ аст, ки асосан дар музофоти Гуйчжоу парвариш карда мешавад. Он ба хушксолӣ тобовар аст ва онро дар минтақаҳои кӯҳӣ парвариш кардан мумкин аст. Он захираи бойи генҳои ба хушксолӣ тобовар аст. Кашфи генҳои ба хушксолӣ тобовар барои беҳтар кардани навъҳои хардал ва навоварӣ дар захираҳои генплазма аҳамияти калон дорад. Оилаи GRF дар афзоиш ва инкишофи растаниҳо ва вокуниш ба стресси хушксолӣ нақши муҳим мебозад. Дар айни замон, генҳои GRF дар Arabidopsis 2, биринҷ (Oryza sativa) 12, рапс 13, пахта (Gossypium hirsutum) 14, гандум (Triticum), aestivum) 15, арзани марворид (Setaria italica) 16 ва Brassica17 пайдо шудаанд, аммо дар бораи ошкор кардани генҳои GRF дар хардал гузорише мавҷуд нест. Дар ин таҳқиқот, генҳои оилаи GRF-и хардал дар сатҳи геном муайян карда шуданд ва хусусиятҳои физикӣ ва химиявии онҳо, муносибатҳои эволютсионӣ, гомология, мотивҳои ҳифзшуда, сохтори генҳо, такроршавии генҳо, унсурҳои цис-элементҳо ва марҳилаи ниҳолшинонӣ (марҳилаи чорбарга) таҳлил карда шуданд. Тарзҳои ифода дар зери стресси хушксолӣ ба таври ҳамаҷониба таҳлил карда шуданд, то заминаи илмӣ барои таҳқиқоти минбаъда оид ба вазифаи эҳтимолии генҳои BjGRF дар вокуниш ба хушксолӣ фароҳам оварда шавад ва генҳои номзад барои парвариши хардали тобовар ба хушксолӣ пешниҳод карда шаванд.
Сиву чор гени BjGRF дар геноми Brassica juncea бо истифода аз ду ҷустуҷӯи HMMER муайян карда шуданд, ки ҳамаи онҳо доменҳои QLQ ва WRC-ро дар бар мегиранд. Силсилаи CDS-и генҳои муайяншудаи BjGRF дар Ҷадвали иловагии S1 оварда шудаанд. BjGRF01–BjGRF34 аз рӯи ҷойгиршавии онҳо дар хромосома номгузорӣ шудаанд. Хусусиятҳои физикию химиявии ин оила нишон медиҳанд, ки дарозии аминокислотаҳо хеле тағйирёбанда буда, аз 261 aa (BjGRF19) то 905 aa (BjGRF28) мебошанд. Нуқтаи изоэлектрикии BjGRF аз 6.19 (BjGRF02) то 9.35 (BjGRF03) бо миёнаи 8.33 аст ва 88.24% BjGRF сафедаи асосӣ мебошад. Диапазони пешгӯишудаи вазни молекулавии BjGRF аз 29.82 kDa (BjGRF19) то 102.90 kDa (BjGRF28) аст; индекси ноустувории сафедаҳои BjGRF аз 51.13 (BjGRF08) то 78.24 (BjGRF19) аст, ҳама аз 40 зиёдтаранд, ки нишон медиҳад, ки индекси кислотаҳои равғанӣ аз 43.65 (BjGRF01) то 78.78 (BjGRF22) аст, гидрофилии миёна (GRAVY) аз -1.07 (BjGRF31) то -0.45 (BjGRF22) аст, ҳамаи сафедаҳои гидрофилии BjGRF арзишҳои манфии GRAVY доранд, ки ин метавонад аз набудани гидрофобӣ, ки аз боқимондаҳо ба вуҷуд омадааст, вобаста бошад. Пешгӯии маҳаллисозии зерҳуҷайравӣ нишон дод, ки 31 сафедаи рамзгузоришудаи BjGRF метавонанд дар ядро, BjGRF04 метавонанд дар пероксисомаҳо, BjGRF25 метавонанд дар ситоплазма ва BjGRF28 метавонанд дар хлоропластҳо ҷойгир шаванд (Ҷадвали 1), ки нишон медиҳад, ки BjGRF-ҳо метавонанд дар ядро ҷойгир шаванд ва ҳамчун омили транскрипсия нақши муҳими танзимкунанда дошта бошанд.
Таҳлили филогенетикии оилаҳои GRF дар намудҳои гуногун метавонад ба омӯзиши вазифаҳои генҳо мусоидат кунад. Аз ин рӯ, пайдарпайии пурраи аминокислотаҳои 35 тухми рапс, 16 шалғам, 12 биринҷ, 10 арзан ва 9 GRF-ҳои Arabidopsis зеркашӣ карда шуданд ва дарахти филогенетикӣ дар асоси 34 гени муайяншудаи BjGRF сохта шуд (Расми 1). Се зероила шумораи гуногуни аъзоёнро дар бар мегиранд; 116 GRF TF ба се зероилаи гуногун (гурӯҳҳои A~C) тақсим мешаванд, ки мутаносибан 59 (50.86%), 34 (29.31%) ва 23 (19.83)% GRF-ҳоро дар бар мегиранд. Дар байни онҳо, 34 аъзои оилаи BjGRF дар 3 зероила парокандаанд: 13 аъзо дар гурӯҳи A (38.24%), 12 аъзо дар гурӯҳи B (35.29%) ва 9 аъзо дар гурӯҳи C (26.47%). Дар раванди полиплоидизатсияи хардал, шумораи генҳои BjGRFs дар зероилаҳои гуногун гуногун аст ва эҳтимолан амплификация ва талафоти генҳо ба амал омадаанд. Қобили зикр аст, ки дар гурӯҳи C тақсимоти GRF-ҳои биринҷ ва арзан вуҷуд надорад, дар ҳоле ки дар гурӯҳи B 2 GRF-ҳои биринҷ ва 1 GRF-ҳои арзан мавҷуданд ва аксари GRF-ҳои биринҷ ва арзан дар як шоха гурӯҳбандӣ шудаанд, ки нишон медиҳад, ки BjGRF-ҳо бо дугоникҳо зич алоқаманданд. Дар байни онҳо, таҳқиқоти амиқтарин дар бораи функсияи GRF дар Arabidopsis thaliana заминаро барои таҳқиқоти функсионалии BjGRF-ҳо фароҳам меоранд.
Дарахти филогенетикии хардал, аз ҷумла Brassica napus, Brassica napus, биринҷ, арзан ва аъзоёни оилаи Arabidopsis thaliana GRF.
Таҳлили генҳои такроршаванда дар оилаи хардал GRF. Хати хокистарранг дар замина блоки ҳамоҳангшударо дар геноми хардал, хати сурх як ҷуфт такрори сегментшудаи гени BjGRF-ро нишон медиҳад;
Ифодаи гени BjGRF дар зери стресси хушксолӣ дар марҳилаи чоруми барг. Маълумоти qRT-PCR дар Ҷадвали иловагии S5 нишон дода шудааст. Тафовутҳои назаррас дар маълумот бо ҳарфҳои хурд нишон дода шудаанд.
Бо тағйирёбии иқлими ҷаҳонӣ, омӯзиши тарзи мубориза бо стресси хушксолӣ ва беҳтар кардани механизмҳои таҳаммулпазирии онҳо ба мавзӯи таҳқиқоти гарм табдил ёфтааст18. Пас аз хушксолӣ, сохтори морфологӣ, ифодаи генҳо ва равандҳои мубодилаи моддаҳои растаниҳо тағйир меёбанд, ки метавонад боиси қатъ шудани фотосинтез ва халалдоршавии мубодилаи моддаҳо гардад ва ба ҳосилнокӣ ва сифати зироатҳо таъсир расонад19,20,21. Вақте ки растаниҳо сигналҳои хушксолиро ҳис мекунанд, онҳо паёмрасонҳои дуюм, аз қабили Ca2+ ва фосфатидилинозитолро истеҳсол мекунанд, консентратсияи ионҳои калсийи дохилиҳуҷайравиро зиёд мекунанд ва шабакаи танзимкунандаи роҳи фосфорилизатсияи сафедаро фаъол мегардонанд22,23. Протеини мақсадноки ниҳоӣ мустақиман дар мудофиаи ҳуҷайра иштирок мекунад ё ифодаи генҳои марбут ба стрессро тавассути TF-ҳо танзим мекунад ва таҳаммулпазирии растаниро ба стресс афзоиш медиҳад24,25. Ҳамин тариқ, TF-ҳо дар вокуниш ба стресси хушксолӣ нақши муҳим мебозанд. Мувофиқи пайдарпайӣ ва хосиятҳои пайвастшавии ДНК-и TF-ҳои вокуниш ба стресси хушксолӣ, TF-ҳоро ба оилаҳои гуногун, ба монанди GRF, ERF, MYB, WRKY ва дигар оилаҳо тақсим кардан мумкин аст26.
Оилаи генҳои GRF як навъи TF-и хоси растанӣ мебошад, ки дар ҷанбаҳои гуногун, аз қабили афзоиш, рушд, трансдуксияи сигнал ва вокунишҳои дифоъии растанӣ, нақши муҳим мебозад27. Аз замони муайян шудани аввалин гени GRF дар O. sativa28, генҳои GRF-и бештар ва бештар дар бисёр намудҳо муайян карда шудаанд ва нишон дода шудаанд, ки ба афзоиш, рушд ва вокуниши стресси растанӣ таъсир мерасонанд8,29,30,31,32. Бо нашри пайдарпайии геноми Brassica juncea, муайян кардани оилаи генҳои BjGRF имконпазир гардид33. Дар ин таҳқиқот, 34 гени BjGRF дар тамоми геноми хардал муайян карда шуданд ва BjGRF01–BjGRF34 дар асоси мавқеи хромосомавии онҳо номгузорӣ шуданд. Ҳамаи онҳо дорои доменҳои хеле ҳифзшудаи QLQ ва WRC мебошанд. Таҳлили хосиятҳои физикию химиявӣ нишон дод, ки фарқиятҳо дар шумораи аминокислотаҳо ва вазнҳои молекулавии сафедаҳои BjGRF (ба истиснои BjGRF28) назаррас набуданд, ки нишон медиҳад, ки аъзоёни оилаи BjGRF метавонанд вазифаҳои монанд дошта бошанд. Таҳлили сохтори генҳо нишон дод, ки 64,7% генҳои BjGRF дорои 4 экзон буданд, ки нишон медиҳад, ки сохтори гени BjGRF дар эволютсия нисбатан нигоҳ дошта шудааст, аммо шумораи экзонҳо дар генҳои BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 ва BjGRF29 бештар аст. Таҳқиқотҳо нишон доданд, ки илова ё нест кардани экзонҳо ё интронҳо метавонад ба фарқиятҳо дар сохтор ва фаъолияти генҳо оварда расонад ва бо ин васила генҳои нав эҷод кунанд34,35,36. Аз ин рӯ, мо тахмин мезанем, ки интрони BjGRF ҳангоми эволютсия гум шудааст, ки метавонад боиси тағирот дар фаъолияти ген гардад. Мувофиқи таҳқиқоти мавҷуда, мо инчунин муайян кардем, ки шумораи интронҳо бо ифодаи ген алоқаманд аст. Вақте ки шумораи интронҳо дар ген зиёд аст, ген метавонад ба омилҳои гуногуни номусоид зуд вокуниш нишон диҳад.
Дучандшавии генҳо омили асосии эволютсияи геномӣ ва генетикӣ мебошад37. Тадқиқотҳои марбут нишон доданд, ки дучандшавии генҳо на танҳо шумораи генҳои GRF-ро зиёд мекунад, балки ҳамчун воситаи тавлиди генҳои нав барои мутобиқ шудан ба растаниҳо ба шароити гуногуни номусоиди муҳити зист низ хизмат мекунад38. Дар ин таҳқиқот дар маҷмӯъ 48 ҷуфт генҳои такрорӣ пайдо шуданд, ки ҳамаи онҳо дучандшавии сегментӣ буданд, ки нишон медиҳад, ки дучандшавии сегментӣ механизми асосии афзоиши шумораи генҳо дар ин оила мебошанд. Дар адабиёт гузориш шудааст, ки дучандшавии сегментӣ метавонад ба таври муассир афзоиш додани аъзои оилаи генҳои GRF-ро дар Arabidopsis ва Klubnika мусоидат кунад ва дар ҳеҷ яке аз намудҳо дучандшавии тандемии ин оилаи генҳо пайдо нашудааст27,39. Натиҷаҳои ин таҳқиқот бо таҳқиқоти мавҷуда дар бораи оилаҳои Arabidopsis thaliana ва Klubnika мувофиқанд, ки нишон медиҳанд, ки оилаи GRF метавонад шумораи генҳоро зиёд кунад ва генҳои навро тавассути дучандшавии сегментӣ дар растаниҳои гуногун тавлид кунад.
Дар ин таҳқиқот, дар маҷмӯъ 34 гени BjGRF дар хардал муайян карда шуданд, ки ба 3 зероила тақсим карда шуданд. Ин генҳо мотивҳои монанд ва сохторҳои генҳои ҳифзшударо нишон доданд. Таҳлили коллинеарӣ 48 ҷуфт такроршавии сегментҳоро дар хардал нишон дод. Минтақаи промоутери BjGRF дорои унсурҳои cis-acting, ки бо вокуниши рӯшноӣ, вокуниши гормоналӣ, вокуниши стресси муҳити зист ва афзоиш ва рушд алоқаманданд, мебошад. Ифодаи 34 гени BjGRF дар марҳилаи ниҳоли хардал (решаҳо, пояҳо, баргҳо) ва намунаи ифодаи 10 гени BjGRF дар шароити хушксолӣ муайян карда шуд. Муайян карда шуд, ки намунаҳои ифодаи генҳои BjGRF дар зери стресси хушксолӣ монанд буданд ва метавонанд монанд бошанд. иштирок дар танзими маҷбурии хушксолӣ. Генҳои BjGRF03 ва BjGRF32 метавонанд дар стресси хушксолӣ нақши мусбати танзимкунанда бозанд, дар ҳоле ки BjGRF06 ва BjGRF23 дар стресси хушксолӣ ҳамчун генҳои ҳадафи miR396 нақш мебозанд. Умуман, таҳқиқоти мо асоси биологиро барои кашфи ояндаи вазифаи гени BjGRF дар растаниҳои Brassicaceae фароҳам меорад.
Тухми хардал, ки дар ин таҷриба истифода шудааст, аз ҷониби Институти тадқиқоти тухми равғани Гуйчжоу, Академияи илмҳои кишоварзии Гуйчжоу пешниҳод карда шуд. Тухмиҳои пурраро интихоб кунед ва онҳоро дар хок шинонед (субстрат: хок = 3:1) ва решаҳо, пояҳо ва баргҳоро пас аз марҳилаи чорбарга ҷамъ кунед. Барои тақлид кардани хушксолӣ, растаниҳо бо 20% PEG 6000 коркард карда шуданд ва баргҳо пас аз 0, 3, 6, 12 ва 24 соат ҷамъоварӣ карда шуданд. Ҳамаи намунаҳои растанӣ фавран дар нитрогени моеъ ях карда шуданд ва сипас барои санҷиши навбатӣ дар яхдони -80°C нигоҳ дошта шуданд.
Ҳамаи маълумоте, ки дар давоми ин таҳқиқот ба даст оварда ё таҳлил карда шудаанд, дар мақолаи нашршуда ва файлҳои иттилоотии иловагӣ дохил карда шудаанд.
Вақти нашр: 22 январи соли 2025