Kenyérbúza fő cirkadián génjeinek molekuláris genetikai vizsgálata

Horváth d., Ádám and Kiss, Tibor and Balla, Krisztina and Cseh, András and Berki, Zita and Horváth, Ádám and Kalapos, Balázs and Karsai, Ildikó (2024) Kenyérbúza fő cirkadián génjeinek molekuláris genetikai vizsgálata. In: XXX. Növénynemesítési Tudományos Napok, Hagyomány és megújulás A magyar növénynemesítés helyzete a változó világban, 15-16 May 2024, Martonvásár.

Preview

Text kenyerbuza_fo_cirkadian_2024.pdf - Published Version Download (644kB) | Preview

Abstract

A cirkadián ritmus egy belső szabályozási mechanizmus (autonóm oszcillátor), amellyel a növények összehangolják a belső biológiai folyamataikat a külső környezet napi szinten mutatkozó hőmérséklet- és fényviszony változásaival. Emellett még részt vesz a fotoszintézis, a cukorszintézis, illetve a biotikus és abiotikus stresszfolyamatok szabályozásában is. A növényi cirkadián ritmus szabályozási mechanizmusát már jelentős mértékben feltárták Arabidopsis fajban (lúdfű) és számos homológ gént írtak le búzában is, azonban ezek közül még csak keveset tanulmányoztak tüzetesebben. Ezért vizsgálataink során célul tűztük ki, hogy (1) kontrollált körülmények között részletesebben megvizsgáljuk 3 eltérő egyedfejlődési dinamikát mutató őszi búzafajta (‘Mv-Toborzó’, ‘Tommi’ és ‘Charger’) fő cirkadián ritmust meghatározó génjeinek (CCA1, PRR95, TOC1, LUX, és ELF3) napi szinten megmutatkozó expressziós mintázatait a hőmérséklet vonatkozásában, hosszúnappalos (16 óra) megvilágítást alkalmazva. Továbbá (2) a génexpressziós vizsgálatokkal párhuzamosan in silico kutatásokat is végzünk online adatbázis segítségével (https://plants.ensembl.org), amely során először a CCA1 gén szerkezeti elemzését és összehasonlítását készítettük el a CLC Genomics Workbench 3.6.5 programmal, illetve filogenetikai törzsfákat is szerkesztettünk a MEGA11 program felhasználásával. A cirkadián gének expressziós eredményeivel kapcsolatban elmondható, hogy kezeléstől és fajtától függetlenül határozott napi aktivitással rendelkeznek. A korai kalászolású fajta (‘Mv-Toborzó’) esetében a CCA1 és a TOC1 gének kifejeződésének csúcsértéke közel kétszeresére emelkedett. Míg ez a szignifikáns szintű változás a CCA1 gén vonatkozásában 18°C-os kezelés hatására következett be, addig a TOC1 gén esetében üvegházi körülmények között (14-18ºC). A LUX gén esetében a késői kalászolású fajták (‘Tommi’ és ‘Charger’) 18°C-on közel háromszoros génexpressziós maximumértékekkel rendelkeztek. A vizsgálatba vont három búzafajta közül az ‘Mv Toborzó’ és a ‘Charger’ PRR95 génjének aktivitása kétszeresére emelkedett a 18°C-os kezelés hatására, míg a ‘Tommi’ esetében ez a különbség háromszoros volt. A korai fajta ELF3 génjének napi átlagos kifejeződése az üvegházi kezelés során közel kétszeresére, míg 18°C-on már öt-tízszeresére emelkedett a késői fajtákkal szemben. Az Arabidopsis CCA1 génjének szerkezeti összehasonlító elemzése során nagyfokú különbségeket állapítottunk meg búza (T. aestivum, ’Chinese Spring’ 7A, 7B és 7D) és árpa (Hordeum vulgare, subsp. vulgare ’Morex’ 7H) ortológ génjeivel szemben. A vizsgált fehérje kódoló alegységek intron 3 szakaszának hossza a gén teljes szerkezetéhez képest a búza és az árpa vonatkozásában többszörös növekedést eredményezett a lúdfű ugyenezen régiójához képest. Ez a nagyméretű inszerció a búzában 3300-3600 bp, míg az árpában 1913 bp hosszúságú, ugyanakkor a lúdfű intron 3 régiója csupán 479 bp volt.

Actions (login required)

Edit Item