Геном

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 10165 (2022) Цитировать эту статью

1123 Доступа

4 цитаты

Подробности о метриках

Семейство генов белка цинкового пальца C2H2 (C2H2-ZFP) играет важную роль в ответ на стрессы окружающей среды и некоторые другие биологические процессы в растениях. Женьшень — ценное лекарственное растение, выращиваемое в Азии и Северной Америке. Однако мало что известно о семействе генов C2H2-ZFP и его функциях в женьшене. Здесь мы идентифицировали 115 генов C2H2-ZFP женьшеня, определенных как семейство генов PgZFP. Он был сгруппирован в пять групп и содержал восемь консервативных мотивов, каждый ген содержал от одного до шести из них. Гены семейства разделены на 17 подкатегорий онтологии генов и имеют многочисленные регуляторные элементы, реагирующие на различные биологические процессы, что позволяет предположить их функциональную дифференциацию. 115 генов PgZFP были сплайсированы в 228 транскриптов на стадии завязывания семян и резко различались по экспрессии в зависимости от тканей, стадий развития и генотипов, но они образуют сеть совместной экспрессии, что указывает на их функциональную корреляцию. Кроме того, из семейства генов, активно участвующих в реакции растений на солевой стресс, были идентифицированы четыре гена: PgZFP31, PgZFP78-01, PgZFP38 и PgZFP39-01. Эти результаты дают новые знания о происхождении, дифференциации, эволюции и функции семейства генов PgZFP, а также новые генные ресурсы для исследования и применения гена C2H2-ZFP в женьшене и других видах растений.

Женьшень, как ценное лекарственное растение, широко используется в пищу, медицине и косметике. Было доказано, что его основные биологически активные ингредиенты, гинзенозиды, предотвращают, подавляют и лечат несколько типов рака1,2,3. Поэтому в последние годы широко проводятся исследования генома женьшеня. Сюй и др.4 сообщили о первом проекте генома женьшеня. Ким и др.5 опубликовали проект генома женьшеня для другого генотипа, из которого было идентифицировано 59 352 гена. Недавно Ван и др.6 сообщили о сборке генома женьшеня размером с хромосому третьего генотипа, из которой было идентифицировано 65 913 генов. Ван и др.7 секвенировали транскриптом 4-летнего растения женьшеня, экспрессируемый в 14 тканях, собрали 248 992 унигена транскрипта, сплайсированных из 130 557 генных моделей, и количественно оценили их экспрессию в 14 тканях. Эти геномные и транскриптомные ресурсы предоставили полезные инструменты для полногеномной идентификации и характеристики генов, важных для исследований и селекции женьшеня.

Было показано, что семейство генов белка цинковых пальцев (ZFP) C2H2 играет важную роль в реакции растений на абиотические и биотические стрессы, росте и развитии растений, а также в передаче гормональных сигналов. Например, сверхэкспрессия гена C2H2-ZFP арабидопсиса, ZAT18, улучшила устойчивость к засухе8. Ген bsr-d1 риса, кодирующий фактор транскрипции C2H2, повышал устойчивость к болезням и иммунитет против бластоза риса9. Ген SlZFP2 томата участвовал в регуляции биосинтеза АБК во время развития плодов, тем самым ингибируя развитие плодов посредством ингибирования транскрипции регулятора цветения10. Сообщалось, что семейство генов C2H2-ZFP активно участвует в реакции растений на солевой стресс, что имеет важное значение для производства сельскохозяйственных культур11. Экспрессия гена C2H2-ZFP томата, SlZF3, повышает солеустойчивость растений12. Экспрессия Zoysia japonica ZjZFN1 в Arabidopsis улучшила всхожесть семян, адаптивность растений к солевому стрессу и процент зеленых семядолей в условиях солевого стресса13. Гены AZFs и STZ у Arabidopsis обладают активностью репрессии транскрипции, таким образом реагируя на солевой стресс14. Было показано, что ген OsZFP213 в рисе взаимодействует с OsMAPK3, тем самым повышая солеустойчивость15. У сои и арабидопсиса GmZAT4 играет важную роль в устойчивости к стрессу ПЭГ и NaCl и реакции АБК16.