Guizhou probintzian prezipitazioen banaketa urtarozkoa ez da uniformea, udaberrian eta udan prezipitazio gehiago izaten dira, baina koltza landareak udazkenean eta neguan lehorte-estresarekiko sentikorrak dira, eta horrek larriki eragiten dio uztari. Mostaza batez ere Guizhou probintzian hazten den olio-hazien labore berezia da. Lehorte-tolerantzia handia du eta mendiguneetan haz daiteke. Lehortearekiko erresistenteak diren geneen iturri aberatsa da. Lehortearekiko erresistenteak diren geneen aurkikuntza funtsezkoa da mostaza barietateen hobekuntzarako eta germoplasma baliabideen berrikuntzarako. GRF familiak funtsezko zeregina du landareen hazkuntzan eta garapenean eta lehorte-estresarekiko erantzunean. Gaur egun, GRF geneak Arabidopsis 2, arroza (Oryza sativa) 12, koltza 13, kotoia (Gossypium hirsutum) 14, gari (Triticum aestivum) 15, artatxikia (Setaria italica) 16 eta Brassica 17 landareetan aurkitu dira, baina ez dago mostaza landareetan detektatutako GRF geneen berririk. Ikerketa honetan, mostaza-ren GRF familiako geneak identifikatu ziren genoma osoan, eta haien ezaugarri fisiko eta kimikoak, eboluzio-harremanak, homologia, kontserbatutako motiboak, geneen egitura, geneen bikoizketak, cis-elementuak eta plantulen fasea (lau hostoko fasea) aztertu ziren. Lehorte-estresaren pean dauden adierazpen-ereduak sakon aztertu ziren, BjGRF geneek lehorte-erantzunean duten funtzio potentzialari buruzko ikerketa gehiago egiteko oinarri zientifikoa emateko eta lehortearekiko tolerantzia duten mostaza hazteko hautagai-geneak emateko.
Hogeita hamalau BjGRF gene identifikatu ziren Brassica juncea genoman bi HMMER bilaketa erabiliz, eta guztiek QLQ eta WRC domeinuak dituzte. Identifikatutako BjGRF geneen CDS sekuentziak S1 taula osagarrian aurkezten dira. BjGRF01–BjGRF34 kromosoman duten kokapenaren arabera izendatu dira. Familia honen propietate fisiko-kimikoek adierazten dute aminoazidoen luzera oso aldakorra dela, 261 aa-tik (BjGRF19) 905 aa-ra (BjGRF28) bitartekoa. BjGRF-ren puntu isoelektrikoa 6,19 (BjGRF02) 9,35 (BjGRF03) bitartekoa da, batez beste 8,33rekin, eta BjGRF-ren % 88,24 proteina basiko bat da. BjGRF-ren pisu molekularraren aurreikusitako tartea 29,82 kDa-tik (BjGRF19) 102,90 kDa-ra (BjGRF28) da; BjGRF proteinen ezegonkortasun-indizea 51,13 (BjGRF08) eta 78,24 (BjGRF19) bitartekoa da, guztiak 40 baino handiagoak dira, eta horrek adierazten du gantz-azidoen indizea 43,65 (BjGRF01) eta 78,78 (BjGRF22) bitartekoa dela, batez besteko hidrofilizitatea (GRAVY) -1,07 (BjGRF31) eta -0,45 (BjGRF22) bitartekoa da, eta BjGRF proteina hidrofiliko guztiek GRAVY balio negatiboak dituzte, eta hori hondakinek eragindako hidrofobizitate faltagatik izan daiteke. Azpizelulen lokalizazioaren iragarpenak erakutsi zuen BjGRF-k kodetutako 31 proteina nukleoan lokalizatu zitezkeela, BjGRF04 peroxisometan, BjGRF25 zitoplasman eta BjGRF28 kloroplastoetan (1. taula), eta horrek adierazten du BjGRF-ak nukleoan lokalizatu eta transkripzio-faktore gisa erregulazio-rol garrantzitsua joka dezaketela.
Espezie ezberdinetako GRF familien analisi filogenetikoak geneen funtzioak aztertzen lagun dezake. Beraz, 35 koltza, 16 arbi, 12 arroz, 10 artatxiki eta 9 Arabidopsis GRFren aminoazido sekuentzia osoak deskargatu ziren eta identifikatutako 34 BjGRF geneetan oinarritutako zuhaitz filogenetiko bat eraiki zen (1. irudia). Hiru azpifamiliek kide kopuru desberdina dute; 116 GRF TF hiru azpifamilia ezberdinetan banatzen dira (A~C taldeak), eta GRFen % 59 (% 50,86), % 34 (% 29,31) eta % 23 (% 19,83) dituzte, hurrenez hurren. Horien artean, 34 BjGRF familiako kide 3 azpifamilietan sakabanatuta daude: 13 kide A taldean (% 38,24), 12 kide B taldean (% 35,29) eta 9 kide C taldean (% 26,47). Mostaza poliploidizazio prozesuan, azpifamilia ezberdinetako BjGRF geneen kopurua desberdina da, eta geneen anplifikazioa eta galera gerta daitezke. Aipatzekoa da ez dagoela arroz eta artatxiki GRFen banaketarik C taldean, B taldean 2 arroz GRF eta artatxiki GRF 1 dauden bitartean, eta arroz eta artatxiki GRF gehienak adar bakarrean multzokatuta daudela, eta horrek adierazten du BjGRFak dikotiledoneoekin estuki lotuta daudela. Horien artean, Arabidopsis thaliana-ren GRF funtzioari buruzko ikerketa sakonenek BjGRFen azterketa funtzionaletarako oinarria eskaintzen dute.
Mostazaren zuhaitz filogenetikoa, Brassica napus, Brassica napus, arroza, artatxikia eta Arabidopsis thaliana GRF familiako kideak barne.
Mostaza GRF familiako gene errepikakorren azterketa. Atzeko planoan dagoen lerro grisak mostaza genomaren bloke sinkronizatu bat adierazten du, lerro gorriak BjGRF genearen segmentatutako errepikapen pare bat adierazten du;
BjGRF genearen adierazpena lehorte-estresaren pean laugarren hosto-fasean. qRT-PCR datuak S5 taula osagarrian ageri dira. Datuen arteko desberdintasun esanguratsuak letra minuskulekin adierazten dira.
Munduko klima aldatzen jarraitzen duen heinean, laboreek lehorte-estresari nola aurre egiten dioten aztertzea eta haien tolerantzia-mekanismoak hobetzea ikerketa-gai beroa bihurtu da18. Lehortearen ondoren, landareen egitura morfologikoa, geneen adierazpena eta prozesu metabolikoak aldatu egiten dira, eta horrek fotosintesia etetea eta asaldura metabolikoak ekar ditzake, laboreen errendimenduan eta kalitatean eragina izanik19,20,21. Landareek lehorte-seinaleak hautematen dituztenean, bigarren mezulariak sortzen dituzte, hala nola Ca2+ eta fosfatidilinositola, zelula barneko kaltzio ioien kontzentrazioa handitzen dute eta proteinen fosforilazio-bidearen erregulazio-sarea aktibatzen dute22,23. Azken helburu-proteina zuzenean parte hartzen du zelulen defentsan edo erlazionatutako estres-geneen adierazpena erregulatzen du TFen bidez, landareen estresarekiko tolerantzia hobetuz24,25. Beraz, TFek funtsezko zeregina dute lehorte-estresari erantzuteko. Lehorte-estresarekiko sentikorrak diren TFen sekuentziaren eta DNA lotura-propietateen arabera, TFak familia desberdinetan bana daitezke, hala nola GRF, ERF, MYB, WRKY eta beste familia batzuk26.
GRF gene familia landare-espezifiko TF mota bat da, hainbat alderditan zeregin garrantzitsua duena, hala nola hazkuntzan, garapenean, seinaleen transdukzioan eta landareen defentsa-erantzunetan27. O. sativa-n lehen GRF genea identifikatu zenetik28, gero eta GRF gene gehiago identifikatu dira espezie askotan, eta landareen hazkuntzan, garapenean eta estres-erantzunean eragina dutela frogatu da8, 29, 30,31,32. Brassica juncea genomaren sekuentzia argitaratu zenetik, BjGRF gene familiaren identifikazioa posible bihurtu zen33. Ikerketa honetan, 34 BjGRF gene identifikatu ziren mostaza-genoma osoan, eta BjGRF01–BjGRF34 izena eman zitzaien, haien kromosoma-posizioaren arabera. Guztiek QLQ eta WRC domeinu oso kontserbatuak dituzte. Propietate fisiko-kimikoen analisiak erakutsi zuen BjGRF proteinen (BjGRF28 izan ezik) aminoazido kopuruen eta pisu molekularren arteko desberdintasunak ez zirela esanguratsuak, eta horrek adierazten du BjGRF familiako kideek funtzio antzekoak izan ditzaketela. Geneen egituraren analisiak erakutsi zuen BjGRF geneen % 64,7k 4 exoi zituztela, eta horrek adierazten du BjGRF genearen egitura nahiko kontserbatuta dagoela eboluzioan, baina BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 eta BjGRF29 geneetako exoi kopurua handiagoa dela. Ikerketek erakutsi dute exoien edo introien gehikuntzak edo ezabapenak geneen egituran eta funtzioan desberdintasunak sor ditzakeela, eta horrela gene berriak sortuz34,35,36. Beraz, espekulatzen dugu BjGRFren introia eboluzioan galdu zela, eta horrek geneen funtzioan aldaketak eragin ditzakeela. Dauden ikerketekin bat etorriz, introien kopurua geneen adierazpenarekin lotuta zegoela ere ikusi genuen. Gene bateko introien kopurua handia denean, geneak azkar erantzun diezaieke hainbat faktore kaltegarriri.
Geneen bikoizketa faktore garrantzitsua da eboluzio genomiko eta genetikoan37. Erlazionatutako ikerketek erakutsi dute geneen bikoizketak ez duela GRF geneen kopurua handitzen bakarrik, baita landareei ingurumen-baldintza kaltegarrietara egokitzen laguntzeko gene berriak sortzeko bide gisa ere balio duela38. Ikerketa honetan guztira 48 gene-pare bikoiztu aurkitu ziren, guztiak segmentu-bikoizketak ziren, eta horrek adierazten du segmentu-bikoizketak direla familia honetako geneen kopurua handitzeko mekanismo nagusia. Literaturan jakinarazi da segmentu-bikoizketak eraginkortasunez sustatu dezakeela GRF geneen familiako kideen anplifikazioa Arabidopsis eta marrubietan, eta ez da gene-familia honen tandem-bikoizketarik aurkitu espezie bakar batean ere27,39. Ikerketa honen emaitzak bat datoz Arabidopsis thaliana eta marrubi familiei buruzko ikerketa batzuekin, eta horrek iradokitzen du GRF familiak geneen kopurua handitu eta gene berriak sor ditzakeela landare desberdinetan segmentu-bikoizketaren bidez.
Ikerketa honetan, guztira 34 BjGRF gene identifikatu ziren mostaza-landareetan, eta 3 azpifamiliatan banatu ziren. Gene hauek antzeko motibo eta gene-egitura kontserbatuak erakutsi zituzten. Kolinearitate-analisiak 48 segmentu-bikoizketa pare agerian utzi zituen mostaza-landareetan. BjGRF sustatzaile-eskualdeak argi-erantzunarekin, erantzun hormonalarekin, ingurumen-estresarekiko erantzunarekin eta hazkuntza eta garapenarekin lotutako cis-jarduten duten elementuak ditu. 34 BjGRF geneen adierazpena mostaza-landare-fasean detektatu zen (sustraiak, zurtoinak, hostoak), eta 10 BjGRF geneen adierazpen-eredua lehorte-baldintzetan. Ikusi zen BjGRF geneen adierazpen-ereduak lehorte-estresaren pean antzekoak zirela eta antzekoak izan daitezkeela. lehorte-beharraren erregulazioan parte hartzea. BjGRF03 eta BjGRF32 geneek lehorte-estresean erregulazio-rol positiboak izan ditzakete, eta BjGRF06 eta BjGRF23 geneek lehorte-estresean rolak jokatzen dituzte miR396 gene diana gisa. Oro har, gure ikerketak oinarri biologikoa eskaintzen du Brassicaceae landareetan BjGRF genearen funtzioa etorkizunean aurkitzeko.
Esperimentu honetan erabilitako mostaza haziak Guizhouko Olio Hazien Ikerketa Institutuak, Guizhouko Nekazaritza Zientzien Akademiak, eman zituen. Hautatu hazi osoak eta landatu lurzoruan (substratua: lurra = 3:1), eta bildu sustraiak, zurtoinak eta hostoak lau hostoko fasearen ondoren. Landareak % 20ko PEG 6000rekin tratatu ziren lehortea simulatzeko, eta hostoak 0, 3, 6, 12 eta 24 ordu igaro ondoren bildu ziren. Landare lagin guztiak berehala izoztu ziren nitrogeno likidoan eta ondoren -80 °C-ko izozkailuan gorde ziren hurrengo probarako.
Ikerketa honetan zehar lortutako edo aztertutako datu guztiak argitaratutako artikuluan eta informazio osagarriko fitxategietan sartu dira.
Argitaratze data: 2025eko urtarrilaren 22a