قۇرغاقچىلىق شارائىتىدا قىچا ئۆسۈشىنى تەڭشەش ئامىللىرىنى گېن ئارقىلىق پەرقلەندۈرۈش ۋە ئىپادىلەش ئانالىزى

گۈيجۇ ئۆلكىسىدىكى ھۆل-يېغىننىڭ پەسىل خاراكتېرلىك تارقىلىشى تەكشى ئەمەس ، ئەتىياز ۋە يازدا ھۆل-يېغىن كۆپ بولىدۇ ، ئەمما قىچا ئۇرۇقى كۈز ۋە قىشتا قۇرغاقچىلىقنىڭ تەسىرىگە ئاسان ئۇچرايدۇ ، بۇ مەھسۇلاتقا ئېغىر تەسىر كۆرسىتىدۇ. قىچا ئاساسلىقى گۈيجۇ ئۆلكىسىدە ئۆستۈرۈلگەن ئالاھىدە مايلىق زىرائەت. ئۇنىڭ قۇرغاقچىلىققا چىدامچانلىقى كۈچلۈك بولۇپ ، تاغلىق رايونلاردا ئۆستۈرگىلى بولىدۇ. ئۇ قۇرغاقچىلىققا چىداملىق گېنلارنىڭ مول مەنبەسى. قۇرغاقچىلىققا چىداملىق گېننىڭ بايقىلىشى قىچا سورتىنى ياخشىلاشتا ئىنتايىن مۇھىم. ۋە مىكروب بايلىقىدا يېڭىلىق يارىتىش. GRF ئائىلىسى ئۆسۈملۈكلەرنىڭ ئۆسۈپ يېتىلىشى ۋە قۇرغاقچىلىق بېسىمىغا تاقابىل تۇرۇشتا ھالقىلىق رول ئوينايدۇ. ھازىر ، Arabidopsis 2 ، گۈرۈچ (Oryza sativa) 12 ، قىچا 13 ، پاختا (Gossypium hirsutum) 14 ، بۇغداي (Triticum) دا GRF گېنى بايقالدى. aestivum) 15 ، مەرۋايىت شىياۋمى (Setaria italica) 16 ۋە Brassica17 ، ئەمما قىچا تەركىبىدە بايقالغان GRF گېنى توغرىسىدا ھېچقانداق دوكلات يوق. بۇ تەتقىقاتتا ، قىچانىڭ GRF ئائىلە گېنى گېن دائىرىسىدە ئېنىقلانغان ۋە ئۇلارنىڭ فىزىكىلىق ۋە خىمىيىلىك ئالاھىدىلىكى ، تەدرىجىي تەرەققىيات مۇناسىۋىتى ، گومولوگىيە ، ساقلانغان نەقىش ، گېن قۇرۇلمىسى ، گېن كۆپەيتىش ، cis ئېلېمېنتى ۋە مايسا باسقۇچى (تۆت يوپۇرماق باسقۇچى) تەھلىل قىلىنغان. قۇرغاقچىلىق بېسىمىدىكى ئىپادىلەش ئەندىزىسى ئەتراپلىق تەھلىل قىلىنىپ ، BjGRF گېنىنىڭ قۇرغاقچىلىققا تاقابىل تۇرۇشتىكى يوشۇرۇن ئىقتىدارى ۋە كېيىنكى قۇرغاقچىلىققا چىداملىق قىچا يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن كاندىدات گېن بىلەن تەمىنلەش ئۈچۈن ئىلمىي ئاساس بىلەن تەمىنلەندى.
34 دانە BjGRF گېنى Brassica juncea گېن گۇرۇپپىسىدا ئىككى HMMER ئىزدەش ئارقىلىق ئېنىقلانغان ، ئۇلارنىڭ ھەممىسىدە QLQ ۋە WRC تور دائىرىسى بار. ئېنىقلانغان BjGRF گېنىنىڭ CDS تەرتىپى قوشۇمچە جەدۋەل S1 دا كۆرسىتىلدى. BjGRF01 - BjGRF34 ئۇلارنىڭ خىروموسومدىكى ئورنىغا ئاساسەن قويۇلغان. بۇ ئائىلىنىڭ فىزىكا-خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتى ئامىنو كىسلاتا ئۇزۇنلۇقىنىڭ ئۆزگىرىشچانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، 261 aa (BjGRF19) دىن 905 aa (BjGRF28). BjGRF نىڭ ئايرىلىش نۇقتىسى 6.19 (BjGRF02) دىن 9.35 (BjGRF03) دىن ئوتتۇرا ھېساب بىلەن 8.33 ، BjGRF نىڭ% 88.24 ئاساسى ئاقسىل. BjGRF نىڭ ئالدىن پەرەز قىلىنغان مولېكۇلا ئېغىرلىقى دائىرىسى 29.82 kDa (BjGRF19) دىن 102.90 kDa (BjGRF28); BjGRF ئاقسىلىنىڭ تۇراقسىزلىق كۆرسەتكۈچى 51.13 (BjGRF08) دىن 78.24 (BjGRF19) ئارىلىقىدا ، ھەممىسى 40 تىن يۇقىرى ، بۇ ياغ كىسلاتا كۆرسەتكۈچىنىڭ 43.65 (BjGRF01) دىن 78.78 (BjGRF22) ، ئوتتۇرىچە گىدروفىلىت (GRAV1.07) (GRAV0.0) . تارماق ھۈجەيرە يەرلىكلەشتۈرۈش مۆلچەرىدە كۆرسىتىلىشىچە ، 31 BjGRF كودلانغان ئاقسىل يادرودا يەرلىكلەشتۈرۈلگەن ، BjGRF04 ئوكسىدسىمان شاردا يەرلىكلەشتۈرۈلگەن ، BjGRF25 سىتوپلازمىدا يەرلىكلەشتۈرۈلگەن ، BjGRF28 خلوروپلازدا يەرلىكلەشتۈرۈلگەن بولۇشى مۇمكىن (1-جەدۋەل) ، بۇ BjGRF نىڭ مۇھىم رول ئوينايدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
ئوخشىمىغان تۈردىكى GRF ئائىلىلىرىنىڭ فىلوگېنتىك ئانالىزى گېن ئىقتىدارىنى تەتقىق قىلىشقا ياردەم بېرىدۇ. شۇڭلاشقا ، 35 قىچا ، 16 تال شورپا ، 12 گۈرۈچ ، 10 شىياۋمى ۋە 9 Arabidopsis GRFs نىڭ تولۇق ئۇزۇنلۇقتىكى ئامىنو كىسلاتا تەرتىپى چۈشۈرۈلۈپ ، ئېنىقلانغان 34 BjGRF گېنى ئاساسىدا فىلوگېنتىك دەرەخ ياسالدى (1-رەسىم). ئۈچ تارماق ئائىلىدە ئوخشىمىغان ئەزالار بار. 116 GRF TF ئايرىم-ئايرىم ھالدا ئۈچ خىل كىچىك ئائىلىگە ئايرىلىدۇ (A ~ C گۇرۇپپىسى) ، ئايرىم-ئايرىم ھالدا% 59 (% 50.86) ، 34 (% 29.31) ۋە% 23 (19.83). بۇنىڭ ئىچىدە 34 BjGRF ئائىلە ئەزالىرى 3 تارماق ئائىلىگە تارقالغان: A گۇرۇپپىدىكى 13 ئەزا (% 38.24) ، B گۇرۇپپىدىكى 12 ئەزا (% 35.29) ، C گۇرۇپپىدىكى 9 ئەزا (% 26.47). قىچا كۆپ قۇتۇپلىشىش جەريانىدا ، ئوخشىمىغان تارماق ئائىلىلەردىكى BjGRFs گېنىنىڭ سانى ئوخشىمايدۇ ، گېننىڭ كۈچىيىشى ۋە يوقىلىشى مۇمكىن. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى ، C گۇرۇپپىدا گۈرۈچ ۋە شىياۋمى GRF تارقىتىلمايدۇ ، B گۇرۇپپىدا 2 گۈرۈچ GRF ۋە 1 شىياۋمى GRF بار ، گۈرۈچ ۋە شىياۋمى GRF نىڭ كۆپىنچىسى بىر تارماققا بۆلۈنۈپ ، BjGRF نىڭ چېكىت بىلەن زىچ مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنىڭ ئىچىدە ، Arabidopsis thaliana دىكى GRF ئىقتىدارى توغرىسىدىكى ئەڭ چوڭقۇر تەتقىقاتلار BjGRFs نىڭ ئىقتىدار تەتقىقاتىنى ئاساس بىلەن تەمىنلەيدۇ.
قىچا فىلوگېنتىك دەرىخى ، Brassica napus ، Brassica napus ، گۈرۈچ ، شىياۋمى ۋە Arabidopsis thaliana GRF جەمەتى ئەزالىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.
قىچا GRF ئائىلىسىدىكى تەكرارلانغان گېنلارنى ئانالىز قىلىش. تەگلىكتىكى كۈلرەڭ سىزىق قىچا گېنىدىكى ماس قەدەملىك توسۇلۇشنى كۆرسىتىدۇ ، قىزىل سىزىق BjGRF گېنىنىڭ بىر جۈپ بۆلەك تەكرارلىنىشىنى كۆرسىتىدۇ.
تۆتىنچى يوپۇرماق باسقۇچىدىكى قۇرغاقچىلىق بېسىمى ئاستىدا BjGRF گېن ئىپادىسى. qRT-PCR سانلىق مەلۇماتلىرى قوشۇمچە جەدۋەل S5 دە كۆرسىتىلدى. سانلىق مەلۇماتتىكى كۆرۈنەرلىك پەرقلەر كىچىك ھەرپلەر بىلەن كۆرسىتىلىدۇ.
يەر شارى كىلىماتىنىڭ ئۆزگىرىشىگە ئەگىشىپ ، زىرائەتلەرنىڭ قۇرغاقچىلىق بېسىمىغا قانداق تاقابىل تۇرۇش ۋە ئۇلارنىڭ بەرداشلىق بېرىش مېخانىزمىنى ياخشىلاش قىزىق تەتقىقات تېمىسىغا ئايلاندى. قۇرغاقچىلىقتىن كېيىن ، ئۆسۈملۈكلەرنىڭ مورفولوگىيىلىك قۇرۇلمىسى ، گېننىڭ ئىپادىلىنىشى ۋە مېتابولىزىم جەريانى ئۆزگىرىدۇ ، بۇ فوتوسىنتېزنىڭ توختىتىلىشى ۋە مېتابولىزىمنىڭ قالايمىقانلىشىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ ، زىرائەتلەرنىڭ مەھسۇلات ۋە سۈپىتىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئۆسۈملۈكلەر قۇرغاقچىلىق سىگنالىنى ھېس قىلغاندا ، ئۇلار Ca2 + ۋە فوسفاتىدلىنوسىتول قاتارلىق ئىككىنچى خەۋەرچى ئىشلەپ چىقىرىدۇ ، ھۈجەيرە ئىچىدىكى كالتسىي ئىئوننىڭ قويۇقلۇقىنى ئاشۇرىدۇ ۋە ئاقسىل فوسفورلىنىش يولىنى تەڭشەش تورىنى 22،23. ئاخىرقى نىشان ئاقسىل ھۈجەيرە مۇداپىئەسىگە بىۋاسىتە قاتنىشىدۇ ياكى TF ئارقىلىق مۇناسىۋەتلىك بېسىم گېنىنىڭ ئىپادىلىنىشىنى تەڭشەپ ، ئۆسۈملۈكنىڭ بېسىمغا بەرداشلىق بېرىش ئىقتىدارىنى يۇقىرى كۆتۈرىدۇ. شۇڭا ، TF قۇرغاقچىلىق بېسىمىغا تاقابىل تۇرۇشتا ھەل قىلغۇچ رول ئوينايدۇ. قۇرغاقچىلىق بېسىمىغا تاقابىل تۇرىدىغان TF نىڭ تەرتىپى ۋە DNA باغلاش خۇسۇسىيىتىگە ئاساسەن ، TF نى ئوخشىمىغان ئائىلىلەرگە بۆلۈشكە بولىدۇ ، مەسىلەن GRF ، ERF ، MYB ، WRKY ۋە باشقا ئائىلىلەر26.
GRF گېن ئائىلىسى ئۆسۈملۈك تىپىدىكى TF نىڭ بىر تۈرى بولۇپ ، ئۆسۈپ يېتىلىش ، تەرەققىيات ، سىگنال يەتكۈزۈش ۋە ئۆسۈملۈك مۇداپىئە ئىنكاسى قاتارلىق ھەر قايسى تەرەپلەردە مۇھىم رول ئوينايدۇ. O. sativa28 دە تۇنجى GRF گېنى ئېنىقلانغاندىن بۇيان ، نۇرغۇن تۈرلەردە تېخىمۇ كۆپ GRF گېنى ئېنىقلىنىپ ، ئۆسۈملۈكلەرنىڭ ئۆسۈشى ، يېتىلىشى ۋە بېسىمنىڭ ئىنكاسى 8 ، 29 ، 30،31،32. Brassica juncea گېن گۇرۇپپىسىنىڭ رەت تەرتىپى ئېلان قىلىنغاندىن كېيىن ، BjGRF گېن ئائىلىسىنى پەرقلەندۈرۈش مۇمكىن بولدى 33. بۇ تەتقىقاتتا ، پۈتۈن قىچا گېنلىرىدا 34 BjGRF گېنى ئېنىقلانغان ۋە ئۇلارنىڭ خروموسوما ئورنىغا ئاساسەن BjGRF01 - BjGRF34 دەپ ئاتالغان. ئۇلارنىڭ ھەممىسىدە يۇقىرى دەرىجىدە ساقلانغان QLQ ۋە WRC تور دائىرىسى بار. فىزىكا-خىمىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرنى ئانالىز قىلغاندا ، BjGRF ئاقسىلىنىڭ (BjGRF28 دىن باشقا) ئامىنو كىسلاتا سانى ۋە مولېكۇلا ئېغىرلىقىدىكى پەرقنىڭ كۆرۈنەرلىك ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بەردى ، بۇ BjGRF ئائىلە ئەزالىرىنىڭ ئوخشاش ئىقتىدارغا ئىگە بولۇشى مۇمكىنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. گېن قۇرۇلمىسىنىڭ تەھلىلىدە كۆرسىتىلىشىچە ، BjGRF گېنىنىڭ% 64.7 ىدە 4 خىل تاشقى كېسەللىك بار بولۇپ ، بۇ BjGRF گېن قۇرۇلمىسىنىڭ تەدرىجىي تەرەققىياتتا ساقلانغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، ئەمما BjGRF10 ، BjGRF16 ، BjGRP28 ۋە BjGRF29 گېنىدىكى تاشقى ھۈجەيرىلەرنىڭ سانى تېخىمۇ كۆپ. تەتقىقاتلار شۇنى ئىسپاتلىدىكى ، تاشقى ئەزا ياكى ئىچكى ئەزالارنىڭ قوشۇلۇشى ياكى ئۆچۈرۈلۈشى گېن قۇرۇلمىسى ۋە ئىقتىدارىنىڭ ئوخشىماسلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، بۇ ئارقىلىق يېڭى گېن 34،35،36. شۇڭلاشقا ، بىز پەرەز قىلىمىزكى ، BjGRF نىڭ ئىچكى قىسمى تەدرىجىي تەرەققىيات جەريانىدا يوقاپ كەتتى ، بۇ بەلكىم گېن ئىقتىدارىنىڭ ئۆزگىرىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. ھازىرقى تەتقىقاتلارغا ماس ھالدا ، بىز يەنە ئىچكى ئەزالارنىڭ سانىنىڭ گېن ئىپادىلىنىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى بايقىدۇق. گېندىكى ئىچكى ئەزالارنىڭ سانى كۆپ بولغاندا ، گېن ھەر خىل پايدىسىز ئامىللارغا تېز ئىنكاس قايتۇرالايدۇ.
گېن كۆپەيتىش گېن ۋە گېن ئۆزگىرىشىدىكى ئاساسلىق ئامىل. مۇناسىۋەتلىك تەتقىقاتلاردا ئىسپاتلىنىشىچە ، گېننىڭ كۆپەيتىلىشى GRF گېنىنىڭ سانىنى كۆپەيتىپلا قالماي ، يەنە يېڭى گېن ھاسىل قىلىشنىڭ ۋاستىسى بولۇپ ، ئۆسۈملۈكلەرنىڭ ھەر خىل ناچار مۇھىت شارائىتىغا ماسلىشىشىغا ياردەم بېرىدىكەن. بۇ تەتقىقاتتا جەمئىي 48 كۆپەيتىلگەن گېن جۈپلىرى تېپىلغان بولۇپ ، ئۇلارنىڭ ھەممىسى بۆلەك كۆپەيتىلگەن بولۇپ ، بۆلەك كۆپەيتىشنىڭ بۇ ئائىلىدىكى گېن سانىنى ئاشۇرۇشتىكى ئاساسلىق مېخانىزم ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئەدەبىياتتا دوكلات قىلىنىشىچە ، بۆلەكلەرنىڭ كۆپەيتىلىشى GRid گېنى ئائىلىسىدىكىلەرنىڭ Arabidopsis ۋە بۆلجۈرگەندە كۆپىيىشىنى ئۈنۈملۈك ئىلگىرى سۈرەلەيدىكەن ، 27،39 تۈرنىڭ ھېچقايسىسىدا بۇ گېن ئائىلىسىنىڭ ماس قەدەمدە كۆپەيتىلىشى تېپىلمىغان. بۇ تەتقىقاتنىڭ نەتىجىسى Arabidopsis thaliana ۋە بۆلجۈرگەن ئائىلىسى توغرىسىدىكى تەتقىقاتلار بىلەن بىردەك بولۇپ ، GRF جەمەتىنىڭ ئوخشىمىغان ئۆسۈملۈكلەردە بۆلەك كۆپەيتىش ئارقىلىق گېن سانىنى كۆپەيتىپ ، يېڭى گېن ھاسىل قىلالايدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
بۇ تەتقىقاتتا قىچا تەركىبىدە جەمئىي 34 BjGRF گېنى ئېنىقلانغان بولۇپ ، ئۇلار 3 ئائىلىگە ئايرىلغان. بۇ گېنلار ساقلانغان موتىف ۋە گېن قۇرۇلمىسىنى كۆرسەتتى. كوللىكتىپلىق ئانالىزدا قىچا 48 جۈپ بۆلەك كۆپەيتىلگەنلىكى ئاشكارىلاندى. BjGRF تەشۋىق قىلغۇچى رايونىدا نۇرنىڭ ئىنكاسى ، ھورموننىڭ ئىنكاسى ، مۇھىتنىڭ بېسىمىغا تاقابىل تۇرۇش ۋە ئۆسۈش ۋە تەرەققىيات بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولغان ھەرىكەتچان ئېلېمېنتلار بار. 34 BjGRF گېنىنىڭ ئىپادىلىنىشى قىچا ئۇرۇقى باسقۇچىدا (يىلتىز ، غول ، يوپۇرماق) ۋە قۇرغاقچىلىق شارائىتىدا 10 BjGRF گېنىنىڭ ئىپادىلىنىش ئەندىزىسىدە بايقالغان. قۇرغاقچىلىق بېسىمىدىكى BjGRF گېنىنىڭ ئىپادىلەش ئەندىزىسىنىڭ ئوخشىشىپ كېتىدىغانلىقى ۋە ئوخشىشىپ كېتىدىغانلىقى بايقالدى. قۇرغاقچىلىققا ئارىلىشىش. BjGRF03 ۋە BjGRF32 گېنى قۇرغاقچىلىق بېسىمىدا ئاكتىپ تەڭشەش رولىنى ئوينايدۇ ، BjGRF06 ۋە BjGRF23 بولسا قۇرغاقچىلىق بېسىمىدا miR396 نىشانلىق گېن رولىنى ئوينايدۇ. ئومۇمىي جەھەتتىن ئالغاندا ، بىزنىڭ تەتقىقاتىمىز كەلگۈسىدىكى Brassicaceae ئۆسۈملۈكلىرىدىكى BjGRF گېن ئىقتىدارىنى بايقاشنىڭ بىئولوگىيىلىك ئاساسى بىلەن تەمىنلەيدۇ.
بۇ تەجرىبىدە ئىشلىتىلگەن قىچا ئۇرۇقىنى گۈيجۇ يېزا ئىگىلىك پەنلەر ئاكادېمىيىسى گۈيجۇ ماي ئۇرۇقى تەتقىقات ئورنى تەمىنلىگەن. پۈتۈن ئۇرۇقنى تاللاڭ ۋە تۇپراققا تىكىڭ (ئاستى: تۇپراق = 3: 1) ، تۆت يوپۇرماق باسقۇچىدىن كېيىن يىلتىز ، غول ۋە يوپۇرماقلارنى يىغىڭ. ئۆسۈملۈكلەر قۇرغاقچىلىقنى تەقلىد قىلىش ئۈچۈن% 20 PEG 6000 بىلەن بىر تەرەپ قىلىنغان ، يوپۇرماقلار 0 ، 3 ، 6 ، 12 ۋە 24 سائەتتىن كېيىن يىغىۋېلىنغان. بارلىق ئۆسۈملۈك ئەۋرىشكىلىرى دەرھال سۇيۇق ئازوتتا توڭلىتىلىپ ، ئاندىن -80 سېلسىيە گرادۇسلۇق توڭلاتقۇدا ساقلىنىپ كېيىنكى سىناقتا.
بۇ تەتقىقات جەريانىدا ئېرىشكەن ياكى تەھلىل قىلىنغان بارلىق سانلىق مەلۇماتلار ئېلان قىلىنغان ماقالە ۋە قوشۇمچە ئۇچۇر ھۆججەتلىرىگە كىرگۈزۈلگەن.