Хромосомная локализация некоторых генов, ассоциированных с засухоустойчивостью у груши обыкновенной

Засуха является основным абиотическим стрессом растений, постоянное проявление засухи отрицательно влияет на роста и развитие растений и критичнее всего сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур. Из-за засухи приходится большее количество потенциальных потерь урожая во всем мире. В связи с перспективой глобального изменения климата возможны более частые и суровые экстремальные погодные явления, сопровождающиеся общим повышение температуры. Следовательно, ожидается, что проблема дефицита воды будет ухудшаться, и его влияние на физиологический статус и продуктивность агрономически важных растений станет еще более актуальным в течение следующих нескольких десятилетий.

Молекулярная селекция растений и генная трансформация являются важными способами повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к абиотическому стрессу. В связи с этим присутствует необходимость в изучении механизмов регуляции стресса у высших растений на транскрипционном уровне путём функционального анализа многочисленных генов, связанных с толерантностью к абиотическому стрессу [1].

Груша (Pyrus communis) является одной из важнейших плодовых культур. Её пло- ды употребляют в пищу во всем мире как в свежем, так и в переработанном виде, например, в виде пюре, джемов, сухофруктов и т.д. Существует большое разнообразие сортов груши, поскольку она коммерчески выращивается в многих странах по всему миру. В России, в соответствии с указом Президента Российской Федерации от 21.01.2020 г. № 20, груша входит в перечень видов сельскохозяйственных культур, выращивание которых направлено на обеспечение продовольственной безопасности РФ.

Целью данного исследования являлась идентификация на хромосомном уровне одиннадцати генов, которые предположительно могут быть связаны с засухоустойчивостью у груши обыкновенной (Pyrus communis).

Материалы и методы

Для проведения исследования использовалась следующая стратегия поиска генов интереса: поиск уже аннотированных генов у груши в базе данных NCBI Gene – поиск остальных исследуемых генов у ближайших родственников и у модельного растения arabidopsis thaliana с последующим BLAST анализом к референсному геному Pyrus communis (GenBank assembly GCA_037177615.1).

Результаты BLAST удовлетворяющие параметрам Query Cover > 50% и E.Value < 2e-20 считались достоверно верными.

Отображение результатов исследования осуществлялось с помощью программного пакета для визуализации геномных данных Circos в среде Linux (Ubuntu).

Результаты и их обсуждение

В ходе исследования был составлен список генов, ассоциированных с засухоустойчивостью у высших растений по литературным источникам [2, 3]. В следующей таблице представлен перечень генов и их краткое описание.

Таблица. Гены засухоустойчивости.

Исследуемые гены были обнаружены в двенадцати из семнадцати хромосом, их предполагаемое расположение изображено на рисунке.

Рис. Хромосомное расположение генов, ассоциированных с засухоустойчивостью, в геноме груши обыкновенной

Последовательности всех генов, за исключением CBF1, повторяются более чем один раз. Дупликация этих генов в геноме груши может свидетельствовать об их исключительной важности для обеспечения нормальной жизнедеятельности растения Поэтому в процессе эволюции образовались копии с целью защиты от критических мутаций.