Поиск SNP-маркеров стрессоустойчивости в генах TaDREB1 и TaWRKY19 мягкой пшеницы в условиях Предуральской степной зоны

Обложка
  • Авторы: Заикина Е.А.1, Исмагилов К.Р.2, Кулуев Б.Р.1,3
  • Учреждения:
    1. Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
    2. Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
    3. Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова
  • Выпуск: Том 20, № 3 (2022)
  • Страницы: 183-192
  • Раздел: Генетические основы эволюции экосистем
  • URL: https://bakhtiniada.ru/ecolgenet/article/view/106945
  • DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen106945
  • ID: 106945

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В условиях Предуральской степной зоны негативное влияние на урожайность мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) оказывают такие абиотические стрессовые факторы, как засуха и комплекс отрицательных воздействий зимнего периода. Однако эффективность селекции к данным стресс-факторам в полевых условиях ограничивается большими различиями в погодных условиях в разные годы. Для сохранения стрессоустойчивых форм в отбираемом материале может быть использована геномная селекция, однако SNP-маркеры засухоустойчивости и зимостойкости мягкой пшеницы, специфичные для данного региона, неизвестны. Цель данного исследования — выявление SNP-маркеров засухоустойчивости и зимостойкости в генах ключевых транскрипционных факторов мягкой пшеницы TaDREB1 и TaWRKY19, которые участвуют в регуляции устойчивости растений к абиотическим стрессам. В работе проанализированы 16 сортов и линий озимой и яровой мягкой пшеницы, контрастные по признаку зимостойкости и засухоустойчивости. ДНК из листьев пшеницы выделяли стандартным CTAB-методом. Далее подбирали праймеры, амплифицировали фрагменты открытых рамок считывания исследуемых генов и определяли нуклеотидные последовательности методом автоматического капиллярного секвенирования. Среди проанализированных образцов мягкой пшеницы было обнаружено 12 однонуклеотидных замен в гене TaDREB1 и 5 однонуклеотидных замен в гене TaWRKY19. С зимостойкостью была связана замена 866 T/A в гене TaDREB1, а замена 587 A/G в гене TaWRKY19 ассоциирована с зимостойкостью и засухоустойчивостью.

Об авторах

Евгения Александровна Заикина

Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: evisheva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1070-0804
SPIN-код: 4224-0089
Scopus Author ID: 49664463200

канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории геномики растений

Россия, Уфа

Камиль Рафаэлевич Исмагилов

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: ismagilovkr@gmail.com
SPIN-код: 6896-8797

канд. эконом. наук, заведующий лабораторией селекции и семеноводства яровой пшеницы

Россия, Уфа

Булат Разяпович Кулуев

Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: kuluev@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1564-164X
SPIN-код: 8580-5347
Scopus Author ID: 23094029400

д-р биол. наук, заведующий лабораторией геномики растений

Россия, Уфа; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Gahlaut V., Jaiswal V., Kumar A., Kumar Gupta P. Transcription factors involved in drought tolerance and their possible role in developing drought tolerant cultivars with emphasis on wheat (Triticum aestivum L.) // Theor Appl Genet. 2016. Vol. 129. P. 2019–2042. doi: 10.1007/s00122-016-2794-z
  2. Würschum T., Longin C.F.H., Hahn V., et al. Copy number variations of CBF genes at the Fr-A2 locus are essential components of winter hardiness in wheat // Plant J. 2017. Vol. 89, No. 4. Р. 764–773. doi: 10.1111/tpj.13424
  3. Колчанов Н.А., Кочетов А.В., Салина Е.А., и др. Состояние и перспективы использования маркер-ориентированной и геномной селекции растений // Вестник Российской академии наук. 2017. Т. 87, № 4. С. 348–354. doi: 10.7868/S0869587317040107
  4. Baillo E.H., Kimotho R.N., Zhang Z., Xu P. Transcription factors associated with abiotic and biotic stress tolerance and their potential for crops improvement // Genes. 2019. Vol. 10, No. 10. ID 771. doi: 10.3390/genes10100771
  5. Pellegrineschi A., Reynolds M., Pacheco M., et al. Stress-induced expression in wheat of the Arabidopsis thaliana DREB1A gene delays water stress symptoms under greenhouse conditions // Genome. 2004. Vol. 47, No. 3. Р. 493–500. doi: 10.1139/g03-140
  6. Niu C.-F., Wei W., Zhou Q.-Y., et al. Wheat WRKY genes TaWRKY2 and TaWRKY19 regulate abiotic stress tolerance in transgenic Arabidopsis plants // Plant, Cell Environ. 2012. Vol. 35, No. 6. Р. 1156–1170. doi: 10.1111/j.1365-3040.2012.02480.x
  7. Заикина Е.А., Мусин Х.Г., Кулуев А.Р., и др. Изменение активности генов транскрипционных факторов TANAC69, TADREB1, TABZIP60 у растений мягкой пшеницы при водном дефиците и гипотермии // Физиология растений. 2022. Т. 69, № 3. С. 327–336. doi: 10.31857/S0015330322030186
  8. Hu X., Ren J., Ren X., et al. Association of agronomic traits with SNP markers in durum wheat (Triticum turgidum L. durum (Desf.)) // PloS One. 2015. Vol. 10, No. 6. doi: 10.1371/journal.pone.0130854
  9. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2. Москва, 1989. 196 c.
  10. Doyle J.J., Doyle J.L., Rapid А. DNA Isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochem Bull. 1987. Vol. 19, No. 1. Р. 1–11.
  11. Sakuma Y., Maruyama K., Qin F., et al. Dual function of an Arabidopsis transcription factor DREB2A in water-stress-responsive and heat-stress-responsive gene expression // PNAS USA. 2006. Vol. 103, No. 49. Р. 18822–18827. doi: 10.1073/pnas.0605639103
  12. Seki M., Narusaka M., Abe H., et al. Monitoring the expression pattern of 1300 Arabidopsis genes under drought and cold stresses by using a full-length cDNA microarray // Plant Cell. 2001. Vol. 13, No. 1. Р. 61–72. doi: 10.1105/tpc.13.1.61
  13. Dubouzet J.G., Sakuma Y., Ito Y., et al. OsDREB genes in rice, Oryza sativa L., encode transcription activators that function in drought-, high-salt- and cold-responsive gene expression // Plant J. 2003. Vol. 33, No. 4. Р. 751–763. doi: 10.1046/j.1365-313x.2003.01661.x
  14. Zhou Q.-Y., Tian A.-G., Zou H.-F., et al. Soybean WRKY-type transcription factor genes, GmWRKY13, GmWRKY21, and GmWRKY54, confer differential tolerance to abiotic stresses in transgenic Arabidopsis plants // Plant Biotechnol J. 2008. Vol. 6, No. 5. Р. 486–503. doi: 10.1111/j.1467-7652.2008.00336.x
  15. Wang C.-T., Ru J.-N., Liu Y.-W., et al. Maize WRKY transcription factor ZmWRKY106 confers drought and heat tolerance in transgenic plants // Int J Mol Sci. 2018. Vol. 19, No. 10. ID3046. doi: 10.3390/ijms19103046
  16. Jaiswal V., Gahlaut V., Mathur S., et al. Identification of novel SNP in promoter sequence of TaGW2-6A associated with grain weight and other agronomic traits in wheat (Triticum aestivum L.) // PLoS One. 2015. Vol. 10, No. 6. doi: 10.1371/journal.pone.0129400

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты выравнивания фрагмента гена TaDREB1 у исследованных образцов мягкой пшеницы. В качестве референсного гена использовали последовательность AF303376.1 из GenBank. Последовательности нуклеотидов DREB_1_pr–DREB_16_p соответствуют исследованным сортам и линиям 1–16 из табл. 1. Нумерацию нуклеотидов осуществляли согласно референсному гену из GenBank

Скачать (654KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты выравнивания последовательности нуклеотидов гомеологичных генов TaDREB1 (3А, 3B, 3D). Нумерацию нуклеотидов осуществляли согласно референсному гену из GenBank

Скачать (100KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты выравнивания фрагмента гена TaWRKY19 у исследованных образцов мягкой пшеницы. В качестве референсного гена использовали последовательность EU665430.1 из GenBank. Последовательности нуклеотидов WRKY_1_pr–WRKY_16_p соответствуют исследованным сортам и линиям 1–16 из табл. 1. Нумерацию нуклеотидов осуществляли согласно референсному гену из GenBank

Скачать (665KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты выравнивания последовательности нуклеотидов гомеологичных генов TaWRKY19 (2А, 2B, 2D). Нумерацию нуклеотидов осуществляли согласно референсному гену из GenBank

Скачать (103KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».