A distribuzione staghjunale di a precipitazione in a Pruvincia di Guizhou hè irregulare, cù più precipitazioni in a primavera è l'estiu, ma e piantini di colza sò suscettibili à l'estressi di a seca in u vaghjimu è l'invernu, chì affettanu seriamente u rendiment. A mustarda hè una cultura speciale di oleosa cultivata principalmente in a pruvincia di Guizhou. Hà una forte tolleranza à a seca è pò esse cultivatu in i zoni muntagnoli. Hè una ricca risorsa di geni resistenti à a seca. A scuperta di i geni resistenti à a seca hè d'impurtanza critica per a migliione di variità di mustarda. è l'innuvazione in e risorse di germoplasma. A famiglia GRF ghjoca un rolu criticu in a crescita è u sviluppu di e piante è a risposta à u stress da a seca. Attualmente, i geni GRF sò stati truvati in Arabidopsis 2, risu (Oryza sativa) 12, colza 13, cuttuni (Gossypium hirsutum) 14, granu (Triticum). aestivum)15, millet perlé (Setaria italica)16 et Brassica17, mais il n'y a pas de rapports de gènes GRF détectés dans la moutarde. In questu studiu, i geni di a famiglia GRF di a mustarda sò stati identificati à u livellu di u genoma è e so caratteristiche fisiche è chimiche, relazioni evolutive, omologia, motivi conservati, struttura di geni, duplicazioni di geni, cis-elementi è u stadiu di piantina (stadiu di quattru foglie). I mudelli di espressione sottu u stress di a siccità sò stati analizati in modu cumpletu per furnisce una basa scientifica per più studii nantu à a funzione potenziale di i geni BjGRF in a risposta di a seca è per furnisce i geni candidati per l'allevamentu di mustarda tollerante à a seca.
Trenta quattru geni BjGRF sò stati identificati in u genoma di Brassica juncea utilizendu duie ricerche HMMER, chì cuntenenu tutti i domini QLQ è WRC. E sequenze CDS di i geni BjGRF identificati sò presentati in a Tabella Supplementaria S1. BjGRF01-BjGRF34 sò chjamati in basa di a so situazione nantu à u cromusomu. E proprietà fisicochimiche di sta famiglia indicanu chì a durata di l'aminoacidu hè assai variabile, chì varieghja da 261 aa (BjGRF19) à 905 aa (BjGRF28). U puntu isoelettricu di BjGRF varieghja da 6,19 (BjGRF02) à 9,35 (BjGRF03) cù una media di 8,33, è 88,24% di BjGRF hè una proteina basica. A gamma di pesu moleculare previstu di BjGRF hè da 29,82 kDa (BjGRF19) à 102,90 kDa (BjGRF28); l'indice d'instabilità di proteine BjGRF varia da 51,13 (BjGRF08) à 78,24 (BjGRF19), tutti sò più grande di 40, chì indicanu chì l'indice di l'acidu grassu varia da 43,65 (BjGRF01) à 78,78 (BjGRF22), l'intervallo di idrofilicità GRAVY (GRAVY) 70,70. (BjGRF31) a -0,45 (BjGRF22), tutte le proteine BjGRF idrofile hanno valori GRAVY negativi, che possono essere dovuti alla mancanza di idrofobicità causata dai residui. A predizione di localizazione subcellulare hà dimustratu chì 31 proteine codificate BjGRF puderianu esse localizzate in u nucleu, BjGRF04 puderia esse localizatu in perossisomi, BjGRF25 puderia esse localizatu in u citoplasma, è BjGRF28 puderia esse localizatu in cloroplasti (Tabella 1), chì indicanu chì BjGRF04 pò esse un rolu impurtante in a trascrizzione locale. fattore.
L'analisi filogenetica di e famiglie GRF in diverse spezie pò aiutà à studià e funzioni di i geni. Per quessa, e sequenze d'aminoacidu full-length di 35 colza, 16 turnip, 12 risu, 10 millet è 9 Arabidopsis GRF sò stati telecaricati è un arbulu filogeneticu hè statu custruitu nantu à 34 genes BjGRF identificati (Fig. 1). I trè subfamiglie cuntenenu numeri diffirenti di membri; 116 GRF TF sò spartuti in trè subfamiglie diverse (gruppi A ~ C), chì cuntenenu 59 (50.86%), 34 (29.31%) è 23 (19.83)% di i GRF, rispettivamente. Frà elli, 34 membri di a famiglia BjGRF sò spargugliati in 3 sottofamiglie: 13 membri in u gruppu A (38,24%), 12 membri in u gruppu B (35,29%) è 9 membri in u gruppu C (26,47%). In u prucessu di poliploidizazione di mustarda, u numeru di geni BjGRFs in diverse subfamilies hè diversu, è l'amplificazione è a perdita di u genu pò esse accadutu. Hè da nutà chì ùn ci hè micca distribuzione di risu è millet GRF in u gruppu C, mentri ci sò 2 rice GRF è 1 millet GRF in u gruppu B, è a maiò parte di u risu è millet GRF sò raggruppati in un ramu, chì indica chì BjGRF sò strettamente ligati à dicots. Frà elli, i studii più approfonditi nantu à a funzione GRF in Arabidopsis thaliana furnisce una basa per studii funziunali di BjGRF.
Arburu filogeneticu di a mustarda chì include Brassica napus, Brassica napus, risu, millet è membri di a famiglia Arabidopsis thaliana GRF.
Analisi di geni ripetitivi in a famiglia GRF di mustarda. A linea grisa in u fondu rapprisenta un bloccu sincronizatu in u genoma di mustarda, a linea rossa rapprisenta un paru di ripetizioni segmentate di u genu BjGRF;
L'espressione di u genu BjGRF sottu u stress di a siccità in u quartu stadiu di foglia. I dati qRT-PCR sò mostrati in a Tabella Supplementaria S5. Differenzi significati in dati sò indicati da lettere minuscule.
Siccomu u clima glubale cuntinueghja à cambià, studià cumu i culturi facenu fronte à u stress di a seca è migliurà i so meccanismi di tolleranza hè diventatu un tema di ricerca calda18. Dopu à a seca, a struttura morfologica, l'espressione genica è i prucessi metabolichi di e piante cambianu, chì pò purtà à a cessazione di a fotosintesi è a perturbazione metabolica, affettendu u rendiment è a qualità di i culturi19,20,21. Quandu e piante sentenu i signali di a seca, pruducenu secondi messageri cum'è Ca2 + è fosfatidilinositol, aumentanu a cuncentrazione intracellulare di ioni di calciu è attivanu a reta regulatoria di a via di fosforilazione di a proteina22,23. A proteina di destinazione finale hè direttamente implicata in a difesa cellulare o regula l'espressione di i geni di l'estressi cunnessi per mezu di TF, aumentendu a tolleranza di a pianta à u stress24,25. Cusì, i TF ghjucanu un rolu cruciale in a risposta à u stress di a seca. Sicondu a sequenza è e proprietà di legame à l'ADN di i TF rispunsevuli di u stress di a seca, i TF ponu esse divisi in diverse famiglie, cum'è GRF, ERF, MYB, WRKY è altre famiglie26.
A famiglia di geni GRF hè un tipu di TF specificu di a pianta chì ghjoca un rolu impurtante in diversi aspetti, cum'è a crescita, u sviluppu, a trasduzione di signali è a risposta di difesa di e piante27. Siccomu u primu genu GRF hè statu identificatu in O. sativa28, più è più geni GRF sò stati identificati in parechje spezie è dimustratu per affettà a crescita di a pianta, u sviluppu è a risposta di stress8, 29, 30,31,32. Cù a publicazione di a sequenza di u genoma di Brassica juncea, l'identificazione di a famiglia di geni BjGRF hè diventata pussibule33. In questu studiu, 34 geni BjGRF sò stati identificati in tuttu u genoma di mustarda è chjamati BjGRF01-BjGRF34 in basa di a so pusizione cromusomica. Tutti cuntenenu duminii QLQ è WRC altamente conservati. L'analisi di e proprietà fisicochimiche hà dimustratu chì e differenze in i numeri di aminoacidi è i pesi molecolari di e proteine BjGRF (eccettu BjGRF28) ùn eranu micca significativi, chì indicanu chì i membri di a famiglia BjGRF pò avè funzioni simili. L'analisi di a struttura di u genu hà dimustratu chì u 64.7% di i geni BjGRF cuntenenu 4 esoni, chì indicanu chì a struttura genica BjGRF hè relativamente cunservata in l'evoluzione, ma u numeru di esoni in i geni BjGRF10, BjGRF16, BjGRP28 è BjGRF29 hè più grande. I studii anu dimustratu chì l'aghjunzione o l'eliminazione di esoni o introni pò purtà à differenze in a struttura è a funzione di u genu, creendu cusì novi genes34,35,36. Dunque, speculemu chì l'intronu di BjGRF hè statu persu durante l'evoluzione, chì pò causà cambiamenti in a funzione genica. In cunfurmità cù i studii esistenti, avemu ancu truvatu chì u numeru di introni era assuciatu cù l'espressione genica. Quandu u numeru di introni in un genu hè grande, u genu pò risponde rapidamente à parechji fatturi sfavorevuli.
A duplicazione di geni hè un fattore maiò in l'evoluzione genomica è genetica37. Studi correlati anu dimustratu chì a duplicazione di geni ùn solu aumenta u numeru di geni GRF, ma serve ancu com'è un mezzu per generà novi geni per aiutà e piante à adattà à diverse cundizioni ambientali avversi38. Un totale di 48 coppie di geni duplicati sò stati truvati in stu studiu, tutti chì eranu duplicazioni segmentali, chì indicanu chì e duplicazioni segmentali sò u mekanismu maiò per aumentà u numeru di geni in questa famiglia. Hè statu infurmatu in a littiratura chì a duplicazione segmentale pò prumove in modu efficace l'amplificazione di i membri di a famiglia di u genu GRF in Arabidopsis è fragole, è nisuna duplicazione tandem di sta famiglia genica hè stata trovata in alcuna di e spezie27,39. I risultati di stu studiu sò cunsistenti cù studii esistenti nantu à Arabidopsis thaliana è famiglie di fragole, chì suggerenu chì a famiglia GRF pò aumentà u numeru di geni è generà novi geni per duplicazione segmentale in diverse piante.
In questu studiu, un totale di 34 geni BjGRF sò stati identificati in mustarda, chì sò stati divisi in 3 subfamilies. Questi geni dimustranu motivi cunservati simili è strutture genetiche. L'analisi di collinearità hà revelatu 48 coppie di duplicazioni di segmenti in mustarda. A regione di u promotore BjGRF cuntene elementi cis-attori assuciati cù a risposta luminosa, a risposta hormonale, a risposta di stress ambientale, è a crescita è u sviluppu. L'espressione di 34 geni BjGRF hè stata rilevata in u stadiu di a piantina di mustarda (radici, steli, foglie), è u mudellu di espressione di 10 geni BjGRF in cundizioni di seca. Hè statu trovu chì i mudelli di espressione di i geni BjGRF sottu u stress di a seca eranu simili è ponu esse simili. participazione à a siccità Regulamentu di furzà. I geni BjGRF03 è BjGRF32 ponu ghjucà un rolu regulatore pusitivu in u stress di a seca, mentre chì BjGRF06 è BjGRF23 ghjucanu un rolu in u stress di a seca cum'è i geni di destinazione miR396. In generale, u nostru studiu furnisce una basa biologica per a futura scuperta di a funzione di u genu BjGRF in e piante Brassicaceae.
I graneddi di mustarda utilizati in questu esperimentu sò stati furniti da Guizhou Oil Seed Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences. Selezziunate e sementi sanu è a pianta in terra (sustrattu: terra = 3: 1), è coglie e radiche, steli è foglie dopu à u stadiu di quattru foglie. I pianti sò stati trattati cù 20% PEG 6000 per simulà a seca, è e foglie sò cullate dopu à 0, 3, 6, 12 è 24 ore. Tutti i campioni di a pianta sò stati immediatamente congelati in nitrogenu liquidu è poi guardati in un congelatore -80 ° C per a prossima prova.
Tutti i dati ottenuti o analizati durante stu studiu sò inclusi in l'articulu publicatu è i schedarii d'infurmazioni supplementari.
Tempu di Postu: 22-Jan-2025