_ Bazele genetice ale stresului de mediu identificate în model planta

Plantele pot fi temperamentale. Chiar și buruienile de pe marginea autostrăzilor sau care își împing drumul în sus în crăpăturile trotuarelor din beton pot fi stresate de deshidratare, frig, exces de sare și multe altele. Cercetătorii de la Universitatea din Hiroshima au identificat 14 gene pe care cresonul thale – o plantă folosită în mod obișnuit în investigațiile genetice, deoarece genomul său este bine documentat – exprimă mai mult atunci când răspund la cinci factori de stres specifici, precum și opt gene pe care planta le suprimă.

Ei și-au publicat rezultatele în jurnalul Frontiers in Plant Science.

„Stresurile abiotice – spre deosebire de stresurile biotice precum dăunătorii sau bolile – cum ar fi seceta, salinitatea și frigul afectează negativ creșterea plantelor și productivitatea culturilor. Înțelegerea mecanismelor moleculare care stau la baza răspunsurilor plantelor la acești factori de stres este esențială pentru toleranța la stres în culturi”, a spus autorul corespondent Hidemasa Bono, profesor la Laboratorul de Informatică a Genomului de la Școala Absolventă de Științe Integrate pentru Viață a Universității Hiroshima. Bono este, de asemenea, afiliat cu Laboratorul de Bio-DX din Centrul de inovare pentru editarea genomului al universității.

„Acidul abscisic al hormonului vegetal (ABA) este crescut semnificativ la factorii de stres abiotici, inducând răspunsuri fiziologice de adaptare la stres și reglează expresia genelor. Deși multe studii au examinat componentele căilor de semnalizare a stresului stabilite, puține au explorat alte elemente necunoscute.”

Pentru a înțelege mai bine căile moleculare care permit creșterea ABA, echipa de cercetare a analizat ARN-ul public. date de secvențiere asupra cresonului thale sau Arabidopsis thaliana. Secvențierea ARN este o tehnică care permite oamenilor de știință să identifice și să cuantifice secvențe specifice de instrucțiuni genetice programate în ARN-ul unui organism. Aceste date pot dezvălui modul în care diferite variabile pot crește sau scădea expresia anumitor gene.

Bono și echipa sa s-au concentrat în mod special pe cinci condiții de stres legate de ABA: ABA, când hormonul este aplicat direct pe plantă; sare, care schimbă modul în care planta poate folosi apa; deshidratare, sau câtă apă are planta; osmotic, atunci când celulele plantelor se umflă sau se micșorează necorespunzător; și la rece.

„Studiile bazate pe date au avantajul de a analiza seturi de date mari și independente, ceea ce poate duce la identificarea unor ținte noi, distincte de factorii stabiliți pe larg studiați și accelerează dezvoltarea stresului- culturi tolerante”, a spus Bono.

Cercetătorii au efectuat o meta-analiză a 216 seturi de date pereche, combinând acele rezultate ale cercetării și reanalizându-le pentru a identifica unde datele s-ar putea suprapune sau dezvăluie conexiuni necunoscute anterior.

Meta-analiza a arătat că 14 gene au fost în mod obișnuit reglate în sus și opt gene au fost în mod obișnuit reglate în jos în toate cele cinci răspunsuri la stres legate de ABA investigate. Bono a observat că unele gene reglate de sare, deshidratare și tratamente osmotice nu au fost reglementate de ABA sau de stresul rece, sugerând că ele pot fi implicate în răspunsul plantei printr-o cale de semnalizare diferită.

„Meta-analiză noastră. a dezvăluit o listă de gene candidate cu mecanisme moleculare necunoscute în răspunsurile la stres dependente de ABA și independente de ABA”, a spus Bono.

„Aceste gene ar putea fi resurse valoroase pentru selectarea țintelor de editare a genomului și pot contribui la descoperire. de mecanisme și căi noi de toleranță la stres în plante. Vom continua să dezvoltăm metode și să utilizăm date din bazele de date publice și vom efectua analize comparative din diferite unghiuri pentru a dezvălui mecanismele necunoscute de răspuns la stres la plante."

(Fluierul)