Молекулярный анализ генов сигнального пути гиббереллинов у ржи посевной (Secale cereale L.)
Аннотация
Гены сигнального пути гиббереллинов, кодирующие DELLA-белок и рецептор гиббереллинов GID1, были секвенированы у нескольких сортов (Альфа, Валдай, Орловская 9, Прача) и одной линии ржи (ЕМ-1) с применением методов нового поколения. Выявленные в результате несколько аллелей этих генов различаются преимущественно однонуклеотидными полиморфизмами, реже – инсерциями и делециями. Бо́льшая часть обнаруженных мутаций оказались синонимичными либо приходящимися на некодирующие регионы генов. Изменения в аминокислотной последовательности белков, связанные с прочими мутациями, вероятно, являются функционально-нейтральными. Мутации, аналогичные пшеничным аллелям гиббереллин-нечувствительной короткостебельности, обнаружены не были.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 17-76- 20023). Исследования выполнены без использования животных и без привлечения людей в качестве испытуемых.
Об авторах
М. С. Баженов
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии
Россия
Россия
Баженов Михаил Сергеевич - канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений
127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 42, тел.: 8-499-976-65-44
А. Г. Черноок
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии
Россия
Россия
Черноок Анастасия Геннадиевна - мл. науч. сотр. лаборатории прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений
127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 42, тел.: 8-499-976-65-44
М. Г. Дивашук
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
Россия
Россия
Дивашук Михаил Георгиевич - канд. биол. наук, вед. науч. сотр., зав. лаборатории прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений, доцент кафедры генетики, селекции и семеноводства
127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 127550, тел.: 8-499-976-65-44
Список литературы
1. Schlegel R.H.J. Rye: genetics, breeding, and cultivation. CRC Press, 2013. 382 pp.
2. Davière J.-M., Achard P. Gibberellin signaling in plants // Development. 2013. Vol. 140. N 6. P. 1147–1151.
3. Peng J., Richards D.E., Hartley N.M., Murphy G.P., Devos K.M., Flintham J.E., Beales J., Fish L.J., Worland A.J., Pelica F., Sudhakar D., Christou P., Snape J.W., Gale M.D., Harberd N.P. ‘Green revolution’ genes encode mutant gibberellin response modulators // Nature. 1999. Vol. 400. N 6741. P. 256–261.
4. Pearce S., Saville R., Vaughan S.P., Chandler P.M., Wilhelm E.P., Sparks C.A., Al-Kaff N., Korolev A., Boulton M.I., Phillips A.L., Hedden P., Nicholson P., Thomas S.G. Molecular characterization of Rht-1 dwarfing genes in hexaploid wheat // Plant Physiol. 2011. Vol. 157. N 4. P. 1820–1831.
5. Yoshida H., Hirano K., Sato T., Mitsuda N., Nomoto M., Maeo K., Koketsu E., Mitani R., Kawamura M., Ishiguro S., Tada Y., Ohme-Takagi M., Matsuoka M., Ueguchi-Tanaka M. DELLA protein functions as a transcriptional activator through the DNA binding of the indeterminate domain family proteins // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. Vol. 111. N 21. P. 7861–7866.
6. Li S., Tian Y., Wu K., Ye Y., Yu J., Zhang J., Liu Q., Hu M., Li H., Tong Y., Harberd N.P., Fu X. Modulating plant growth–metabolism coordination for sustainable agriculture // Nature. 2018. Vol. 560. N 7720. P. 595–600.
7. Hirsch S., Oldroyd G.E. GRAS-domain transcription factors that regulate plant development //Plant Signal Behav. 2009. Vol. 4. N 8. P. 698–700.
8. Ueguchi-Tanaka M., Nakajima M., Katoh E., Ohmiya H., Asano K., Saji S., Hongyu X., Ashikari M., Kitano H., Yamaguchi I., Matsuoka M. Molecular interactions of a soluble gibberellin receptor, GID1, with a rice DELLA protein, SLR1, and gibberellin // Plant Cell. 2007. Vol. 19. N 7. P. 2140–2155.
9. Fu X., Richards D.E., Ait-Ali T., Hynes L.W., Ougham H., Peng J., Harberd N.P. Gibberellin-mediated proteasomedependent degradation of the barley DELLA protein SLN1 repressor // Plant Cell. 2002. Vol. 14. N 12. P. 3191–3200.
10. Börner A., Plaschke J., Korzun V., Worland A.J. The relationships between the dwarfing genes of wheat and rye // Euphytica. 1996. Vol. 89. N 1. P. 69–75.
11. Braun E.-M., Tsvetkova N., Rotter B., Siekmann D., Schwefel K., Krezdorn N., Plieske J., Winter P., Melz G., Voylokov Voylokov A.V., Hackauf B. Gene expression profiling and fine mapping identifies a gibberellin 2-oxidase gene co-segregating with the dominant dwarfing gene Ddw1 in rye (Secale cereale L.) // Front. Plant Sci. Frontiers. 2019. Vol. 10: 857.
12. Kantarek Z., Masojć P., Bienias A., Milczarski P. Identification of a novel, dominant dwarfing gene (Ddw4) and its effect on morphological traits of rye // PLoS ONE. 2018. Vol. 13. N 6: e0199335.
13. Grądzielewska A., Milczarski P., Molik K., Pawłowska E. Identification and mapping of a new recessive dwarfing gene dw9 on the 6RL rye chromosome and its phenotypic effects // PLOS ONE. 2020. Vol. 15. N 3: e0229564.
14. Doyle P.J. DNA protocols for plants // Molecular techniques in taxonomy / Eds. G.M.Hewitt, A.W.B. Johnston, and J.P.W. Young. Berlin–Heidelberg: Springer, 1991. P. 283–293.
15. Bauer E., Schmutzer T., Barilar I., et al. Towards a whole-genome sequence for rye (Secale cereale L.) // Plant J. 2017. Vol. 89. N 5. P. 853–869. 16. IPK Rye blast server [Electronic resource]. URL: https://webblast.ipk-gatersleben.de/ryeselect/ (accessed: 27.06.2020).
16. Razumova O.V., Bazhenov M.S., Nikitina E.A., Nazarova L.A., Romanov D.V., Chernook A.G., Sokolov P.A., Kuznetsova V.M., Semenov O.G., Karlov G.I., Kharchenko P.N., Divashuk M.G. Molecular analysis of gibberellin receptor gene GID1 in Dasypyrum villosum and development of DNA marker for its identification // RUDN J. Agron. Animal Ind. 2020. Vol. 15. N 1. P. 62–85.
17. Lischer H.E.L., Shimizu K.K. Reference-guided de novo assembly approach improves genome reconstruction for related species // BMC Bioinformatics. 2017. Vol. 18. N 1. P. 474.
18. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing // J. Comput. Biol. 2012. Vol. 19. N 5. P. 455–477.
19. Huang X., Madan A. CAP3: A DNA sequence assembly program // Genome Res. 1999. Vol. 9. N 9. P. 868–877.
20. Zaharia M., Bolosky W.J., Curtis K., Fox A., Patterson D., Shenker S., Stoica I., Karp R.M., Sittler T. Faster and more accurate sequence alignment with SNAP // arXiv:1111.5572 [cs, q-bio]. 2011.
21. Garrison E., Marth G. Haplotype-based variant detection from short-read sequencing // arXiv:1207.3907 [q-bio]. 2012.
22. Li H., Handsaker B., Wysoker A., Fennell T., Ruan J., Homer N., Marth G., Abecasis G., Durbin R., 1000 Genome Project Data Processing Subgroup. The sequence alignment/map format and SAMtools // Bioinformatics. 2009. Vol. 25. N 16. P. 2078–2079.
23. Nicholas K.B., Nikolas H.B., Jr. GeneDoc: a tool for editing and annotating multiple sequence alignments. Pittsburgh Supercomputing Center’s National Resource for Biomedical Supercomputing, 1997.
24. Choi Y., Chan A.P. PROVEAN web server: a tool to predict the functional effect of amino acid substitutions and indels // Bioinformatics. 2015. Vol. 31. N 16. P. 2745–2747.
25. NCBI Conserved Domain Search [Electronic resource]. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi (accessed: 29.06.2020).
Рецензия
Для цитирования:
Баженов М.С., Черноок А.Г., Дивашук М.Г. Молекулярный анализ генов сигнального пути гиббереллинов у ржи посевной (Secale cereale L.). Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2020;75(3):153-157.
For citation:
Bazhenov M.S., Chernook A.G., Divashuk M.G. Molecular analysis of the gibberellin signaling pathway genes in cultivated rye (Secale cereale L.). Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2020;75(3):153-157. (In Russ.)
Просмотров:
335
Послать статью по эл. почте 