Mtawanyiko wa msimu wa mvua katika Mkoa wa Guizhou hauko sawa, kukiwa na mvua nyingi zaidi katika majira ya kuchipua na kiangazi, lakini miche ya rapa hushambuliwa na dhiki ya ukame katika vuli na msimu wa baridi, ambayo huathiri sana mavuno. Mustard ni zao maalum la mbegu za mafuta linalokuzwa hasa katika Mkoa wa Guizhou. Ina uvumilivu mkubwa wa ukame na inaweza kukuzwa katika maeneo ya milimani. Ni rasilimali tajiri ya jeni zinazostahimili ukame. Ugunduzi wa jeni zinazostahimili ukame ni muhimu sana kwa uboreshaji wa aina za haradali. na uvumbuzi katika rasilimali za germplasm. Familia ya GRF ina jukumu muhimu katika ukuaji na ukuzaji wa mimea na mwitikio wa dhiki ya ukame. Kwa sasa, jeni za GRF zimepatikana katika Arabidopsis 2, mchele (Oryza sativa) 12, rapa 13, pamba (Gossypium hirsutum) 14, ngano (Triticum). aestivum)15, mtama wa lulu (Setaria italica)16 na Brassica17, lakini hakuna ripoti za jeni za GRF zilizogunduliwa kwenye haradali. Katika utafiti huu, jeni za familia ya GRF ya haradali zilitambuliwa kwa kiwango cha upana wa genome na sifa zao za kimwili na kemikali, mahusiano ya mageuzi, homolojia, motifs zilizohifadhiwa, muundo wa jeni, marudio ya jeni, cis-elements na hatua ya miche (hatua ya majani manne) ilichanganuliwa. Mifumo ya kujieleza chini ya dhiki ya ukame ilichanganuliwa kwa kina ili kutoa msingi wa kisayansi wa tafiti zaidi juu ya uwezo wa utendaji wa jeni za BjGRF katika kukabiliana na ukame na kutoa jeni tegemezi kwa kuzaliana haradali inayostahimili ukame.
Jeni 34 za BjGRF zilitambuliwa katika jenomu ya Brassica juncea kwa kutumia utafutaji mbili wa HMMER, ambao wote una vikoa vya QLQ na WRC. Mifuatano ya CDS ya jeni za BjGRF zilizotambuliwa zimewasilishwa katika Jedwali la Nyongeza S1. BjGRF01–BjGRF34 yametajwa kulingana na eneo lao kwenye kromosomu. Sifa za kifizikia za familia hii zinaonyesha kuwa urefu wa asidi ya amino ni tofauti sana, kuanzia 261 aa (BjGRF19) hadi 905 aa (BjGRF28). Sehemu ya isoelectric ya BjGRF ni kati ya 6.19 (BjGRF02) hadi 9.35 (BjGRF03) yenye wastani wa 8.33, na 88.24% ya BjGRF ni protini ya msingi. Kiwango cha uzani wa molekuli kilichotabiriwa cha BjGRF ni kutoka 29.82 kDa (BjGRF19) hadi 102.90 kDa (BjGRF28); fahirisi ya kuyumba kwa protini za BjGRF ni kati ya 51.13 (BjGRF08) hadi 78.24 (BjGRF19), zote ni zaidi ya 40, ikionyesha kwamba fahirisi ya asidi ya mafuta ni kati ya 43.65 (BjGRF01) hadi 78.78 (BjGRF22), wastani wa safu ya hydro. (BjGRF31) hadi -0.45 (BjGRF22), protini zote za hydrophilic BjGRF zina maadili hasi ya GRAVY, ambayo inaweza kuwa kutokana na ukosefu wa hydrophobicity unaosababishwa na mabaki. Utabiri wa ujanibishaji wa seli ndogo ulionyesha kuwa protini 31 zilizosimbwa za BjGRF zinaweza kuwekwa kwenye kiini, BjGRF04 inaweza kuwekwa kwenye peroksisomes, BjGRF25 inaweza kuwekwa kwenye saitoplazimu, na BjGRF28 inaweza kuwekwa kwenye kloroplast (Jedwali 1), ikionyesha kwamba BjGRF2 inaweza kuwa na jukumu muhimu kama kiini cha ndani. kipengele cha unukuzi.
Uchambuzi wa kifilojenetiki wa familia za GRF katika spishi tofauti unaweza kusaidia kusoma kazi za jeni. Kwa hivyo, mfuatano wa asidi ya amino ya urefu kamili wa mbegu 35 za rapa, tanip 16, mchele 12, mtama 10 na 9 Arabidopsis GRFs zilipakuliwa na mti wa filojenetiki uliundwa kwa kuzingatia jeni 34 zilizotambuliwa za BjGRF (Mchoro 1). Familia ndogo tatu zina idadi tofauti ya wanachama; 116 GRF TF zimegawanywa katika familia ndogo tatu tofauti (vikundi A~C), vyenye 59 (50.86%), 34 (29.31%) na 23 (19.83)% ya GRFs, mtawalia. Miongoni mwao, wanafamilia 34 wa BjGRF wametawanyika katika familia ndogo 3: wanachama 13 katika kikundi A (38.24%), wanachama 12 katika kikundi B (35.29%) na wanachama 9 katika kikundi C (26.47%). Katika mchakato wa upolimishaji wa haradali, idadi ya jeni za BjGRF katika familia ndogo tofauti ni tofauti, na ukuzaji wa jeni na upotevu unaweza kutokea. Inafaa kumbuka kuwa hakuna mgawanyiko wa mchele na mtama GRFs katika kundi C, ilhali kuna GRF 2 za mchele na mtama 1 GRF katika kundi B, na wengi wa GRF za mchele na mtama zimepangwa katika tawi moja, kuonyesha kwamba BjGRFs zinahusiana kwa karibu na dicots. Miongoni mwao, tafiti za kina zaidi juu ya kazi ya GRF katika Arabidopsis thaliana hutoa msingi wa masomo ya kazi ya BjGRFs.
Mti wa Phylogenetic wa haradali ikiwa ni pamoja na Brassica napus, Brassica napus, mchele, mtama na washiriki wa familia ya Arabidopsis thaliana GRF.
Uchambuzi wa jeni zinazojirudia katika familia ya haradali ya GRF. Mstari wa kijivu kwa nyuma unawakilisha kizuizi kilichosawazishwa katika genome ya haradali, mstari mwekundu unawakilisha jozi ya marudio yaliyogawanywa ya jeni ya BjGRF;
Usemi wa jeni wa BjGRF chini ya mkazo wa ukame katika hatua ya nne ya jani. Data ya qRT-PCR inaonyeshwa katika Jedwali la Ziada S5. Tofauti kubwa katika data zinaonyeshwa kwa herufi ndogo.
Kadiri hali ya hewa duniani inavyoendelea kubadilika, kusoma jinsi mazao yanavyokabiliana na dhiki ya ukame na kuboresha mifumo yao ya kustahimili imekuwa mada motomoto ya utafiti18. Baada ya ukame, muundo wa morphological, usemi wa jeni na michakato ya kimetaboliki ya mimea itabadilika, ambayo inaweza kusababisha kukoma kwa photosynthesis na usumbufu wa kimetaboliki, unaoathiri mavuno na ubora wa mazao19,20,21. Mimea inapohisi ishara za ukame, hutoa wajumbe wa pili kama vile Ca2+ na phosphatidylinositol, huongeza ukolezi wa ayoni ya kalsiamu ndani ya seli na kuamilisha mtandao wa udhibiti wa njia ya fosforasi ya protini22,23. Protini ya mwisho inayolengwa inahusika moja kwa moja katika ulinzi wa seli au inadhibiti usemi wa jeni zinazohusiana na mafadhaiko kupitia TF, na kuongeza uvumilivu wa mmea kwa mafadhaiko24,25. Kwa hivyo, TFS ina jukumu muhimu katika kukabiliana na dhiki ya ukame. Kulingana na mfuatano na sifa za kisheria za DNA za TFS zinazokabiliana na dhiki ya ukame, TF zinaweza kugawanywa katika familia tofauti, kama vile GRF, ERF, MYB, WRKY na familia zingine26.
Familia ya jeni ya GRF ni aina ya TF mahususi ya mmea ambayo ina majukumu muhimu katika vipengele mbalimbali kama vile ukuaji, ukuzaji, uhamishaji wa mawimbi na majibu ya ulinzi wa mimea27. Tangu jeni ya kwanza ya GRF ilipotambuliwa katika O. sativa28, jeni zaidi na zaidi za GRF zimetambuliwa katika spishi nyingi na kuonyeshwa kuathiri ukuaji wa mimea, ukuzaji na mwitikio wa mkazo8, 29, 30,31,32. Kwa kuchapishwa kwa mfuatano wa jenomu ya Brassica juncea, utambuzi wa familia ya jeni ya BjGRF uliwezekana33. Katika utafiti huu, jeni 34 za BjGRF zilitambuliwa katika jenomu nzima ya haradali na kupewa jina BjGRF01–BjGRF34 kulingana na nafasi yao ya kromosomu. Zote zina vikoa vya QLQ na WRC vilivyohifadhiwa sana. Uchanganuzi wa sifa za kifizikia ulionyesha kuwa tofauti katika nambari za amino asidi na uzito wa molekuli za protini za BjGRF (isipokuwa BjGRF28) hazikuwa muhimu, ikionyesha kuwa wanafamilia wa BjGRF wanaweza kuwa na kazi zinazofanana. Uchambuzi wa muundo wa jeni ulionyesha kuwa 64.7% ya jeni za BjGRF zilikuwa na exoni 4, ikionyesha kuwa muundo wa jeni wa BjGRF umehifadhiwa kwa kiasi katika mageuzi, lakini idadi ya exoni katika jeni za BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 na BjGRF29 ni kubwa zaidi. Uchunguzi umeonyesha kuwa kuongeza au kufutwa kwa exons au introns kunaweza kusababisha tofauti katika muundo wa jeni na kazi, na hivyo kuunda jeni mpya34,35,36. Kwa hiyo, tunakisia kwamba utangulizi wa BjGRF ulipotea wakati wa mageuzi, ambayo inaweza kusababisha mabadiliko katika utendaji wa jeni. Sambamba na tafiti zilizopo, tuligundua pia kuwa idadi ya watangulizi ilihusishwa na usemi wa jeni. Wakati idadi ya introns katika jeni ni kubwa, jeni inaweza kujibu haraka kwa sababu mbalimbali zisizofaa.
Urudufu wa jeni ni sababu kuu katika mageuzi ya jeni na kijeni37. Uchunguzi unaohusiana umeonyesha kwamba urudufu wa jeni sio tu huongeza idadi ya jeni za GRF, lakini pia hutumika kama njia ya kuzalisha jeni mpya ili kusaidia mimea kukabiliana na hali mbalimbali mbaya za mazingira38. Jumla ya jozi 48 za chembe za jeni zilipatikana katika utafiti huu, zote zikiwa ni urudufishaji wa sehemu, ikionyesha kwamba urudufishaji wa sehemu ndio njia kuu ya kuongeza idadi ya jeni katika familia hii. Imeripotiwa katika fasihi kwamba urudufishaji wa sehemu unaweza kukuza kwa njia ipasavyo ukuzaji wa wanafamilia wa jeni za GRF katika Arabidopsis na strawberry, na hakuna urudufu wa sanjari wa familia hii ya jeni iliyopatikana katika spishi zozote27,39. Matokeo ya utafiti huu yanawiana na tafiti zilizopo juu ya familia za Arabidopsis thaliana na strawberry, na kupendekeza kuwa familia ya GRF inaweza kuongeza idadi ya jeni na kutoa jeni mpya kwa njia ya kurudia kwa sehemu katika mimea tofauti.
Katika utafiti huu, jumla ya jeni 34 za BjGRF zilitambuliwa katika haradali, ambazo ziligawanywa katika familia ndogo 3. Jeni hizi zilionyesha motifu zilizohifadhiwa sawa na miundo ya jeni. Uchanganuzi wa ushirikiano ulifunua jozi 48 za marudio ya sehemu katika haradali. Eneo la mkuzaji wa BjGRF lina vipengele vya kuigiza vya cis vinavyohusishwa na mwitikio wa mwanga, mwitikio wa homoni, mwitikio wa mfadhaiko wa mazingira, na ukuaji na maendeleo. Usemi wa jeni 34 za BjGRF uligunduliwa katika hatua ya mche wa haradali (mizizi, shina, majani), na muundo wa kujieleza wa jeni 10 za BjGRF chini ya hali ya ukame. Ilibainika kuwa mifumo ya kujieleza ya jeni za BjGRF chini ya dhiki ya ukame ilikuwa sawa na inaweza kuwa sawa. kuhusika katika ukame Kulazimisha udhibiti. Jeni za BjGRF03 na BjGRF32 zinaweza kuwa na majukumu chanya ya udhibiti katika dhiki ya ukame, huku BjGRF06 na BjGRF23 zina jukumu katika dhiki ya ukame kama jeni zinazolengwa na miR396. Kwa ujumla, utafiti wetu unatoa msingi wa kibayolojia wa ugunduzi wa siku zijazo wa utendaji wa jeni wa BjGRF katika mimea ya Brassicaceae.
Mbegu za haradali zilizotumika katika jaribio hili zilitolewa na Taasisi ya Utafiti wa Mbegu za Mafuta ya Guizhou, Chuo cha Sayansi ya Kilimo cha Guizhou. Chagua mbegu zote na uzipande kwenye udongo (substrate: udongo = 3:1), na kukusanya mizizi, shina na majani baada ya hatua ya majani manne. Mimea ilitibiwa na 20% PEG 6000 ili kuiga ukame, na majani yalikusanywa baada ya 0, 3, 6, 12 na 24 masaa. Sampuli zote za mimea ziligandishwa mara moja katika nitrojeni kioevu na kisha kuhifadhiwa kwenye friji -80°C kwa majaribio yanayofuata.
Data zote zilizopatikana au kuchambuliwa wakati wa utafiti huu zimejumuishwa katika makala iliyochapishwa na faili za taarifa za ziada.
Muda wa kutuma: Jan-22-2025