خشڪي جي حالتن ۾ سرس جي واڌ جي ضابطي جي عنصرن جي جينوم وسيع سڃاڻپ ۽ اظهار جو تجزيو

گيزو صوبي ۾ برسات جي موسمي ورڇ غير مساوي آهي، بهار ۽ اونهاري ۾ وڌيڪ برسات پوندي آهي، پر ريپسيڊ جا ٻج سرءُ ۽ سياري ۾ خشڪي جي دٻاءُ لاءِ حساس هوندا آهن، جيڪو پيداوار کي سخت متاثر ڪندو آهي. سرسيءَ جو هڪ خاص تيل جي ٻج جو فصل آهي جيڪو خاص طور تي گيزو صوبي ۾ پوکيو ويندو آهي. ان ۾ مضبوط خشڪي برداشت آهي ۽ جبلن جي علائقن ۾ پوکي سگهجي ٿو. اهو خشڪي مزاحمتي جينز جو هڪ امير ذريعو آهي. خشڪي مزاحمتي جينز جي دريافت سرسيءَ جي قسمن جي بهتري لاءِ انتهائي اهم آهي. ۽ جرم پلازم وسيلن ۾ جدت. GRF خاندان ٻوٽن جي واڌ ۽ ترقي ۽ خشڪي جي دٻاءُ جي جواب ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو. هن وقت، GRF جينز Arabidopsis 2، چانور (Oryza sativa) 12، ريپسيڊ 13، ڪپهه (Gossypium hirsutum) 14، ڪڻڪ (Triticum). aestivum) 15، موتي باجرا (Setaria italica) 16 ۽ Brassica17 ۾ مليا آهن، پر سرسيءَ ۾ GRF جينز جي ڪا به رپورٽ ناهي ملي. هن مطالعي ۾، سرس جي GRF خانداني جين جي جينوم جي وسيع سطح تي سڃاڻپ ڪئي وئي ۽ انهن جي جسماني ۽ ڪيميائي خاصيتون، ارتقائي رشتا، هم جنس، محفوظ نقش، جين جي جوڙجڪ، جين نقل، cis- عنصر ۽ ٻج جي اسٽيج (چار پنن واري اسٽيج) جو تجزيو ڪيو ويو. خشڪي جي دٻاءُ هيٺ اظهار جي نمونن جو جامع تجزيو ڪيو ويو ته جيئن خشڪي جي رد عمل ۾ BjGRF جينز جي امڪاني ڪم تي وڌيڪ مطالعي لاءِ سائنسي بنياد فراهم ڪري سگهجي ۽ خشڪي برداشت ڪندڙ سرس جي نسل لاءِ اميدوار جين مهيا ڪري سگهجن.
براسيڪا جونسيا جينوم ۾ ٻه HMMER ڳولا استعمال ڪندي 34 BjGRF جين جي سڃاڻپ ڪئي وئي، جن مان سڀئي QLQ ۽ WRC ڊومين تي مشتمل آهن. سڃاڻپ ٿيل BjGRF جين جي CDS تسلسل کي ضمني جدول S1 ۾ پيش ڪيو ويو آهي. BjGRF01–BjGRF34 ڪروموزوم تي انهن جي جڳهه جي بنياد تي رکيو ويو آهي. هن خاندان جي جسماني ڪيميڪل خاصيتون ظاهر ڪن ٿيون ته امينو ايسڊ جي ڊيگهه انتهائي متغير آهي، 261 aa (BjGRF19) کان 905 aa (BjGRF28) تائين. BjGRF جو آئسو اليڪٽرڪ پوائنٽ 6.19 (BjGRF02) کان 9.35 (BjGRF03) تائين آهي جنهن جي سراسري 8.33 آهي، ۽ BjGRF جو 88.24٪ هڪ بنيادي پروٽين آهي. BjGRF جي پيشنگوئي ڪيل ماليڪيولر وزن جي حد 29.82 kDa (BjGRF19) کان 102.90 kDa (BjGRF28) تائين آهي؛ BjGRF پروٽين جو عدم استحڪام انڊيڪس 51.13 (BjGRF08) کان 78.24 (BjGRF19) تائين آهي، سڀ 40 کان وڌيڪ آهن، اهو ظاهر ڪري ٿو ته فيٽي ايسڊ انڊيڪس 43.65 (BjGRF01) کان 78.78 (BjGRF22) تائين آهي، سراسري هائيڊروفيلسٽي (GRAVY) -1.07 (BjGRF31) کان -0.45 (BjGRF22) تائين آهي، سڀني هائيڊروفيلسٽي BjGRF پروٽينن ۾ منفي GRAVY قدر آهن، جيڪي باقيات جي ڪري هائيڊروفوبيسيٽي جي کوٽ جي ڪري ٿي سگهن ٿا. سب سيلولر لوڪلائيزيشن جي اڳڪٿي ڏيکاري ٿي ته 31 BjGRF انڪوڊ ٿيل پروٽين کي نيوڪليس ۾ مقامي ڪري سگهجي ٿو، BjGRF04 کي پيروڪسسوم ۾ مقامي ڪري سگهجي ٿو، BjGRF25 کي سائيٽوپلازم ۾ مقامي ڪري سگهجي ٿو، ۽ BjGRF28 کي ڪلوروپلاسٽس ۾ مقامي ڪري سگهجي ٿو (ٽيبل 1)، اهو ظاهر ڪري ٿو ته BjGRFs کي نيوڪليس ۾ مقامي ڪري سگهجي ٿو ۽ ٽرانسڪرپشن فيڪٽر جي طور تي هڪ اهم ريگيوليٽري ڪردار ادا ڪري سگهي ٿو.
مختلف نسلن ۾ GRF خاندانن جو Phylogenetic تجزيو جين جي ڪمن جو مطالعو ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھي ٿو. تنهن ڪري، 35 ريپسيڊ، 16 شلجم، 12 چانور، 10 باجرا ۽ 9 Arabidopsis GRFs جي مڪمل ڊيگهه واري امينو ايسڊ تسلسل کي ڊائون لوڊ ڪيو ويو ۽ 34 سڃاڻپ ٿيل BjGRF جين جي بنياد تي هڪ phylogenetic وڻ ٺاهيو ويو (شڪل 1). ٽنهي ذيلي خاندانن ۾ ميمبرن جي مختلف تعداد شامل آهي؛ 116 GRF TFs ٽن مختلف ذيلي خاندانن (گروپ A~C) ۾ ورهايل آهن، جن ۾ ترتيب وار 59 (50.86٪)، 34 (29.31٪) ۽ 23 (19.83)٪ GRFs شامل آهن. انهن مان، 34 BjGRF خانداني ميمبر 3 ذيلي خاندانن ۾ پکڙيل آهن: گروپ A ۾ 13 ميمبر (38.24٪)، گروپ B ۾ 12 ميمبر (35.29٪) ۽ گروپ C ۾ 9 ميمبر (26.47٪). سرس جي پوليپلائيڊائيزيشن جي عمل ۾، مختلف ذيلي خاندانن ۾ BjGRFs جين جو تعداد مختلف هوندو آهي، ۽ جين جي واڌ ۽ نقصان ٿي سگهي ٿو. اهو قابل ذڪر آهي ته گروپ سي ۾ چانورن ۽ باجرا GRFs جي ڪا به ورڇ ناهي، جڏهن ته گروپ بي ۾ 2 چانورن جي GRFs ۽ 1 باجرا GRF آهن، ۽ گهڻا چانورن ۽ باجرا GRFs هڪ شاخ ۾ گروپ ٿيل آهن، اهو ظاهر ڪري ٿو ته BjGRFs ڊڪوٽس سان ويجهي سان لاڳاپيل آهن. انهن مان، Arabidopsis thaliana ۾ GRF فنڪشن تي سڀ کان وڌيڪ گهري مطالعي BjGRFs جي فنڪشنل مطالعي لاءِ بنياد فراهم ڪن ٿا.
سرس جو فائيلوجينيٽڪ وڻ جنهن ۾ براسيڪا نيپس، براسيڪا نيپس، چانور، باجرا ۽ عربيڊوپسس ٿاليانا جي آر ايف خاندان جا ميمبر شامل آهن.
مسٽرڊ GRF خاندان ۾ ورجائيندڙ جين جو تجزيو. پس منظر ۾ گرين لائن مسٽرڊ جينوم ۾ هڪ هم وقت ساز بلاڪ جي نمائندگي ڪري ٿي، ڳاڙهي لائن BjGRF جين جي ورجائي حصن جي هڪ جوڙي جي نمائندگي ڪري ٿي؛
چوٿين پتي جي مرحلي تي خشڪي جي دٻاءُ هيٺ BjGRF جين جو اظهار. qRT-PCR ڊيٽا ضمني جدول S5 ۾ ڏيکاريل آهي. ڊيٽا ۾ اهم فرق ننڍن اکرن سان ظاهر ڪيا ويا آهن.
جيئن ته عالمي آبهوا تبديل ٿي رهي آهي، اهو مطالعو ڪرڻ ته فصل خشڪي جي دٻاءُ کي ڪيئن منهن ڏين ٿا ۽ انهن جي برداشت جي طريقن کي ڪيئن بهتر بڻائين ٿا، هڪ گرم تحقيق جو موضوع بڻجي چڪو آهي 18. خشڪي کان پوءِ، ٻوٽن جي مورفولوجيڪل structure، جين اظهار ۽ ميٽابولڪ عمل تبديل ٿي ويندا، جيڪو فوٽو سنٿيسس ۽ ميٽابولڪ خلل جي بندش جو سبب بڻجي سگهي ٿو، جيڪو فصلن جي پيداوار ۽ معيار کي متاثر ڪري ٿو 19,20,21. جڏهن ٻوٽا خشڪي جي سگنلن کي محسوس ڪن ٿا، اهي ٻئي پيغام رسان پيدا ڪن ٿا جهڙوڪ Ca2+ ۽ فاسفيٽائيڊلينوسيٽول، اندروني ڪيلشيم آئن ڪنسنٽريشن کي وڌائين ٿا ۽ پروٽين فاسفوريليشن رستي جي ريگيوليٽري نيٽ ورڪ کي چالو ڪن ٿا 22,23. آخري ٽارگيٽ پروٽين سڌو سنئون سيلولر دفاع ۾ شامل آهي يا TFs ذريعي لاڳاپيل دٻاءُ جين جي اظهار کي منظم ڪري ٿو، دٻاءُ 24,25 تائين ٻوٽي جي برداشت کي وڌائي ٿو. اهڙيءَ طرح، TFs خشڪي جي دٻاءُ جي جواب ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا. خشڪي جي دٻاءُ جي جواب ڏيندڙ TFs جي ترتيب ۽ DNA بائنڊنگ خاصيتن جي مطابق، TFs کي مختلف خاندانن ۾ ورهائي سگهجي ٿو، جهڙوڪ GRF، ERF، MYB، WRKY ۽ ٻيا خاندان 26.
GRF جين خاندان ٻوٽن جي مخصوص TF جو هڪ قسم آهي جيڪو مختلف پهلوئن جهڙوڪ واڌ، ترقي، سگنل ٽرانسڊڪشن ۽ ٻوٽن جي دفاعي ردعمل ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو 27. جڏهن کان پهرين GRF جين O. sativa28 ۾ سڃاڻپ ڪئي وئي هئي، ڪيترن ئي نسلن ۾ وڌيڪ کان وڌيڪ GRF جين جي سڃاڻپ ڪئي وئي آهي ۽ ٻوٽي جي واڌ، ترقي ۽ دٻاءُ جي ردعمل کي متاثر ڪرڻ لاءِ ڏيکاريو ويو آهي 8، 29، 30، 31، 32. براسيڪا جونسيا جينوم تسلسل جي اشاعت سان، BjGRF جين خاندان جي سڃاڻپ ممڪن ٿي وئي 33. هن مطالعي ۾، پوري سرس جينوم ۾ 34 BjGRF جين جي سڃاڻپ ڪئي وئي ۽ انهن جي ڪروموسومل پوزيشن جي بنياد تي BjGRF01–BjGRF34 جو نالو ڏنو ويو. انهن سڀني ۾ انتهائي محفوظ QLQ ۽ WRC ڊومين شامل آهن. جسماني ڪيميڪل ملڪيتن جي تجزيي مان ظاهر ٿيو ته BjGRF پروٽين (BjGRF28 کان سواءِ) جي امينو ايسڊ نمبرن ۽ ماليڪيولر وزن ۾ فرق اهم نه هئا، اهو ظاهر ڪري ٿو ته BjGRF خاندان جي ميمبرن جا ساڳيا ڪم ٿي سگهن ٿا. جين جي جوڙجڪ جي تجزيي مان ظاهر ٿيو ته BjGRF جين جي 64.7٪ ۾ 4 ايڪسون شامل هئا، جنهن مان ظاهر ٿئي ٿو ته ارتقا ۾ BjGRF جين جي جوڙجڪ نسبتاً محفوظ آهي، پر BjGRF10، BjGRF16، BjGRP28 ۽ BjGRF29 جين ۾ ايڪسون جو تعداد وڏو آهي. مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته ايڪسون يا انٽرون جو اضافو يا حذف ٿيڻ جين جي جوڙجڪ ۽ ڪم ۾ فرق پيدا ڪري سگهي ٿو، ان ڪري نوان جين 34,35,36 پيدا ٿين ٿا. تنهن ڪري، اسان اندازو لڳايو ته ارتقا دوران BjGRF جو انٽرون گم ٿي ويو، جيڪو جين جي ڪم ۾ تبديلين جو سبب بڻجي سگهي ٿو. موجوده مطالعي سان مطابقت، اسان اهو پڻ ڏٺو ته انٽرون جو تعداد جين جي اظهار سان لاڳاپيل هو. جڏهن هڪ جين ۾ انٽرون جو تعداد وڏو هوندو آهي، ته جين مختلف ناڪاري عنصرن جو جلدي جواب ڏئي سگهي ٿو.
جين جي نقل جينومڪ ۽ جينياتي ارتقا ۾ هڪ اهم عنصر آهي 37. لاڳاپيل مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته جين جي نقل نه رڳو GRF جين جي تعداد کي وڌائي ٿي، پر ٻوٽن کي مختلف خراب ماحولياتي حالتن سان مطابقت پيدا ڪرڻ ۾ مدد ڏيڻ لاءِ نوان جين پيدا ڪرڻ جو هڪ ذريعو پڻ ڪم ڪري ٿي 38. هن مطالعي ۾ ڪل 48 نقل جين جوڙا مليا، جيڪي سڀئي سيگمينٽل نقل هئا، جنهن مان ظاهر ٿئي ٿو ته سيگمينٽل نقل هن خاندان ۾ جين جي تعداد کي وڌائڻ لاءِ اهم طريقو آهي. ادب ۾ اهو رپورٽ ڪيو ويو آهي ته سيگمينٽل نقل Arabidopsis ۽ اسٽرابري ۾ GRF جين خاندان جي ميمبرن جي واڌ کي مؤثر طريقي سان فروغ ڏئي سگهي ٿو، ۽ هن جين خاندان جو ڪو به ٽينڊم نقل ڪنهن به نسل ۾ نه مليو 27,39. هن مطالعي جا نتيجا Arabidopsis thaliana ۽ اسٽرابري خاندانن تي موجوده مطالعي سان مطابقت رکن ٿا، اهو مشورو ڏئي ٿو ته GRF خاندان مختلف ٻوٽن ۾ سيگمينٽل نقل ذريعي جين جو تعداد وڌائي سگهي ٿو ۽ نوان جين پيدا ڪري سگهي ٿو.
هن مطالعي ۾، سرس ۾ ڪل 34 BjGRF جين جي سڃاڻپ ڪئي وئي، جن کي 3 ذيلي خاندانن ۾ ورهايو ويو. انهن جين هڪجهڙا محفوظ نقش ۽ جين جي جوڙجڪ ڏيکاريا. ڪولينيئرٽي تجزيي سرس ۾ 48 جوڙن جي سيگمينٽ ڊپليڪيشن کي ظاهر ڪيو. BjGRF پروموٽر علائقي ۾ روشني جي ردعمل، هارمونل ردعمل، ماحولياتي دٻاءُ جي ردعمل، ۽ واڌ ۽ ترقي سان لاڳاپيل cis-acting عنصر شامل آهن. 34 BjGRF جين جو اظهار سرس جي ٻج جي مرحلي (جڙ، تنا، پنن) تي ۽ خشڪي جي حالتن ۾ 10 BjGRF جين جي اظهار جي نموني تي معلوم ڪيو ويو. اهو معلوم ٿيو ته خشڪي جي دٻاءُ هيٺ BjGRF جين جي اظهار جا نمونا ساڳيا هئا ۽ ساڳيا ٿي سگهن ٿا. خشڪي جي دٻاءُ ۾ شموليت زبردستي ريگيوليشن. BjGRF03 ۽ BjGRF32 جين خشڪي جي دٻاءُ ۾ مثبت ريگيوليٽري ڪردار ادا ڪري سگهن ٿا، جڏهن ته BjGRF06 ۽ BjGRF23 خشڪي جي دٻاءُ ۾ miR396 ٽارگيٽ جين جي طور تي ڪردار ادا ڪن ٿا. مجموعي طور تي، اسان جو مطالعو براسيڪاسي ٻوٽن ۾ BjGRF جين جي ڪم جي مستقبل جي دريافت لاءِ هڪ حياتياتي بنياد فراهم ڪري ٿو.
هن تجربي ۾ استعمال ٿيندڙ سرنهن جا ٻج گيزو آئل سيڊ ريسرچ انسٽيٽيوٽ، گيزو اڪيڊمي آف ايگريڪلچرل سائنسز پاران مهيا ڪيا ويا هئا. سڄو ٻج چونڊيو ۽ انهن کي مٽيءَ ۾ پوکيو (سبسٽريٽ: مٽي = 3:1)، ۽ چار پنن واري مرحلي کان پوءِ جڙ، تنا ۽ پن گڏ ڪريو. ٻوٽن کي خشڪي جي نقل ڪرڻ لاءِ 20% PEG 6000 سان علاج ڪيو ويو، ۽ پنن کي 0، 3، 6، 12 ۽ 24 ڪلاڪن کان پوءِ گڏ ڪيو ويو. سڀني ٻوٽن جا نمونا فوري طور تي مائع نائٽروجن ۾ منجمد ڪيا ويا ۽ پوءِ ايندڙ ٽيسٽ لاءِ -80°C فريزر ۾ محفوظ ڪيا ويا.
هن مطالعي دوران حاصل ڪيل يا تجزيو ڪيل سڀ ڊيٽا شايع ٿيل مضمون ۽ اضافي معلوماتي فائلن ۾ شامل آهن.