Хромосомная локализация некоторых генов, ассоциированных с засухоустойчивостью у груши обыкновенной
Автор: Вишняков С.А.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 6-2 (93), 2024 года.
Бесплатный доступ
В ходе данного исследования в двенадцати из семнадцати хромосом груши обыкновенной было идентифицировано 11 генов, ассоциированных с засухоустойчивостью. Последовательности генов NADP-ME1, NADP-ME2, WRKY33, MYB46, MYB-124, NAC6 в анализируемом геноме встречались более одного раза. Проведённый анализ хромосомного расположения данных последовательностей позволит в дальнейшем изучить механизмы молекулярной эволюции генов, ассоциированных с засухоустойчивостью у плодовых растений.
Засухоустойчивость, транскрипционный фактор, груша обыкновенная, хромосомное расположение, абиотический стресс
Короткий адрес: https://sciup.org/170205439
IDR: 170205439 | DOI: 10.24412/2500-1000-2024-6-2-9-11
Текст научной статьи 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.
№ |
Гены, ассоциированные с засухоустойчивостью |
Краткое описание |
1 |
ABF4 |
Повышает засухоустойчивость растений и улучшает урожайность |
2 |
SlGRAS4 |
Повышает чувствительность устьиц к ABA, ограничивая потерю воды |
3 |
AVP1 |
Влияет на рост корней вследствие влияния стресса от засухи |
4 |
NADP-Me1 |
Влияет на проводимость устьиц и эффективность водопользования |
5 |
NADP-Me2 |
Влияет на проводимость устьиц и эффективность водопользования |
6 |
MYB46 |
Усиливает вторичный биосинтез клеточной стенки и отложение лигнина путем связывания с промоторами генов, связанных с лигнином. Это также повышает устойчивость к осмотическому стрессу за счет прямой активации сигналов реакции на стресс. |
7 |
MYB124 |
MYB124 регулируют развитие корневой ксилемы и контролируют накопление целлюлозы и лигнина путем прямого связывания с промоторами DVND6 и MYB46 |
8 |
WRKY17 |
Модулирует сигнальный путь ABA и запускает выработку АФК в клетках растений |
9 |
WRKY33 |
Модулирует сигнальный путь ABA и запускает выработку АФК в клетках растений |
10 |
NAC6 |
Растения с повышенной экспрессией NAC6 демонстрируют повышенную устойчивость к засухе, но также проявляют негативные эффекты, такие как задержка роста и снижение урожайности |
11 |
CBF |
Фактор связывания С-повторов |
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.
Список литературы Хромосомная локализация некоторых генов, ассоциированных с засухоустойчивостью у груши обыкновенной
- De novo transcriptome sequencing and analysis of salt-, alkali-, and drought-responsive genes in Sophora alopecuroides / F. Yan, Y. Zhu, Y. Zhao // BMC genomics. - 2020. - Т. 21. - С. 1-15.
- Drought stress tolerance in vegetables: the functional role of structural features, key gene pathways, and exogenous hormones / K. Abbas, J. Li, B. Gong, Y. Lu // International Journal of Molecular Sciences. - 2023. - Т. 24, № 18. - С. 13876.
- Гены транскрипционных факторов, задействованных в ответе растений на абиотические стрессовые факторы / Е.А. Заикина, С.Д. Румянцев, Е.Р. Сарварова // Экологическая генетика. - 2019. - Т. 17, № 3. - С. 47-58.