Utafiti huu ulifanywa ili kutambua kwa kiwango cha jenomu familia ya jeni za LOR (LURP-one related) katika jamaa wa nyanya mwitu Solanum lycopersicoides na kutathmini kwa majaribio kazi ya jeni ScLOR16, ambayo ilijitokeza katika mwitikio wa baridi na ukame. Familia ya jeni za LOR ni familia ya jeni zinazobeba kikoa cha protini cha LOR kilichohifadhiwa na kuhusishwa na miitikio ya msongo katika mimea. Watafiti waliunganisha uchunguzi wa jenomu, uchanganuzi wa filojenia, muundo wa jeni na motifu, cis-elementi za promota, sintenia ya kromosomu, RT-qPCR, ujanibishaji wa ndani ya seli unaotegemea GFP, na mbinu za Virus-Induced Gene Silencing (VIGS). Jumla ya jeni 19 za ScLOR zilitambuliwa na kugawanywa katika vikundi vidogo vinane vya filojenia.

ScLOR16 ilichochewa sana chini ya baridi ya 4 °C na msongo wa kiosmotiki uliosababishwa na %20 PEG6000; kwa upande mwingine, haikuonyesha ongezeko kubwa kama hilo chini ya msongo wa chumvi. Protini ya muunganisho ya ScLOR16-GFP ilionekana katika kiini na sitoplazimu katika mfumo wa heterolojia wa epidermisi ya tumbaku. Baada ya jeni kunyamazishwa kwa VIGS, mimea ilionyesha kunyauka kwa kiwango kidogo zaidi kuliko udhibiti wa vekta tupu katika matibabu ya baridi ya saa 24 na ukame wa siku nne uliotokana na kusitisha umwagiliaji.

Katika mimea iliyonyamazishwa ScLOR16, baada ya baridi na ukame, shughuli za superoxide dismutase (SOD) na peroxidase (POD) pamoja na mkusanyiko wa prolini zilikuwa juu kuliko katika mimea ya udhibiti, ilhali kiwango cha thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) kilikuwa chini. Matokeo haya yanaonyesha kwamba kupungua kwa usemi wa ScLOR16 kunahusishwa na ulinzi wenye nguvu zaidi wa kioksidishaji, urekebishaji wa kiosmotiki na kiwango cha chini cha peroksidishaji wa lipidi za utando.

Hata hivyo, utafiti huu hauifanyi ScLOR16 kuwa jeni la ufugaji lililothibitishwa katika nyanya inayolimwa. Ushahidi wa kiutendaji unategemea kunyamazishwa kwa muda kwa VIGS, idadi ndogo ya viashiria vya kifiziolojia na laini ya introgression LA4259. Uhariri thabiti wa jeni, asili tofauti za kijeni, utendaji shambani, mavuno na mabadilishano yanayowezekana kama vile ustahimilivu wa magonjwa hayakujaribiwa katika utafiti huu.

Tatizo la utafiti

Mimea inapokabiliwa na joto la chini, ukame, chumvi na misongo mingine ya mazingira, usawa wa maji wa seli, usanisinuru, muundo wa utando na usawa wa redoksi vinaweza kuvurugika. Chini ya hali ya msongo, mkusanyiko kupita kiasi wa spishi tendaji za oksijeni huongeza uharibifu wa kioksidishaji wa seli, huku mmea ukianzisha mifumo ya ulinzi yenye tabaka nyingi ikiwa ni pamoja na vimeng'enya vya kioksidishaji na vidhibiti vya kiosmotiki.

Ingawa baadhi ya wanachama wa familia ya LOR wamehusishwa na kinga ya mimea, uashiriaji wa ABA, au miitikio ya ukame na chumvi, muundo wao wa kiwango cha jenomu na kazi zao katika msongo wa abiotiki ndani ya germplasm ya Solanaceae mwitu bado hazijafafanuliwa kwa kiasi kikubwa. Utafiti huu unashughulikia pengo hilo kupitia S. lycopersicoides.

Kwa nini Solanum lycopersicoides?

Solanum lycopersicoides ni jamaa wa mwitu aliye karibu na nyanya inayolimwa na ina sifa za kustahimili joto la chini zinazovutia hasa. Chanzo kinaweka germplasm hii ya mwitu kama rasilimali muhimu kwa kuchunguza msingi wa kijeni wa ustahimilivu wa msongo katika nyanya inayolimwa.

Majaribio ya kiutendaji hayakufanywa kwenye accession safi ya mwitu bali kwenye laini ya introgression LA4259. LA4259 ni asili ya kijeni inayojumuisha nyanya inayolimwa VF36 na nyenzo ya S. lycopersicoides LA2951. Kwa hiyo, muktadha wa kibaolojia wa matokeo unapaswa kusomwa kama “familia ya jeni za LOR za mwitu + jaribio la kiutendaji katika laini ya introgression”.

Familia ya protini za LOR ni nini?

LOR ni kifupi cha “LURP-one related”. Wanachama wa familia hubeba kikoa cha LOR kilichohifadhiwa kinachowakilishwa na PF04525. Kwa mujibu wa fasihi ya chanzo, mkunjo wa kimuundo wa LOR unahusishwa na β-barrel yenye nyuzi 12 na α-helix ya C-terminal iliyo katikati; usanifu huu unatathminiwa kama muundo unaoweza kuwa na jukumu katika mwingiliano wa protini–protini na protini–DNA.

Katika utafiti huu, mkunjo huu wa kimuundo wa ScLOR16 haukutatuliwa kwa crystallography ya protini ya majaribio wala cryo-EM. Maelezo ya muundo yanategemea usanifu unaojulikana na uliohifadhiwa wa familia ya LOR pamoja na uchanganuzi wa motifu.

Uchunguzi wa ScLOR katika kiwango cha jenomu

Profaili ya Hidden Markov Model kwa PF04525 ilitumika na mfuatano wa protini wanaotarajiwa ukachunguzwa kwa hmmsearch v3.4. GA threshold ilitumika na kikomo cha thamani ya E kikawekwa kuwa:

\[ E < 1\times10^{-10} \]

Orodha ya awali ya wagombea ilikaguliwa tena kupitia SMART, NCBI Conserved Domain Database na Pfam; mfuatano usiojirudia uliobeba kwa uhakika kikoa cha LOR kilichohifadhiwa ulikubaliwa katika familia ya ScLOR.

Kutokana na uchunguzi huu, wanachama 19 wa familia waliotajwa ScLOR1–ScLOR19 walitambuliwa.

Muundo wa filojenia

Katika ulinganisho wa filojenia, pamoja na protini 19 za ScLOR za S. lycopersicoides, protini 20 za AtLOR za Arabidopsis thaliana na protini 56 za BnLOR za Brassica napus zilijumuishwa. Mfuatano wa protini ulipangwa kwa MUSCLE v3.8.31, maeneo yaliyohifadhiwa kwa kiwango cha chini yakasafishwa kwa trimAl v1.4.rev22 na mti wa maximum-likelihood ukajengwa kwa IQ-TREE2 v2.2.2. ModelFinder ilitumika kuchagua kiotomatiki modeli ya ubadilishaji na uungwaji mkono wa matawi ukatathminiwa kwa marudio 1000 ya bootstrap.

Mti uligawanywa katika vikundi vidogo vinane. Ufanano wa motifu na muundo wa jeni katika protini zilizo katika kikundi kidogo kimoja unaunga mkono kwamba baadhi ya sifa za kimuundo zimehifadhiwa kievolusheni ndani ya familia ya LOR.

Muundo wa jeni na motifu zilizohifadhiwa

Katika jeni za ScLOR, idadi ya introni hutofautiana kati ya 1–3 na idadi ya eksoni kati ya 2–4. Jeni nyingi zina eksoni tatu. Uchanganuzi wa MEME ulifanywa kwa kutafuta hadi motifu 10 na kwa urefu wa motifu wa 6–50 amino asidi, na motifu nane zilitambuliwa.

Motifu 1 na Motifu 3 ni miongoni mwa maeneo ya msingi yenye kiwango cha juu zaidi cha uhifadhi katika familia nzima. Motifu 1 iko katika sehemu ya C-terminal ya protini, huku Motifu 3 ikiwa katika nafasi ya kati zaidi. Kubadilika kwa motifu nyingine kati ya vikundi vidogo kunatafsiriwa kuwa familia ya LOR inaweza kuwa imeendeleza vipengele vya ziada vinavyoruhusu utofautishaji wa kiutendaji huku ikihifadhi msingi wake wa pamoja wa kimuundo.

Cis-elementi za promota

Eneo la 2000 bp lililo juu ya kodoni ya kuanza kwa tafsiri ya kila jeni la ScLOR lilichukuliwa kuwa promota na kuchunguzwa kwa PlantCARE. Jumla ya kategoria 46 za cis-elementi ziligawanywa katika makundi manne ya jumla: vipengele vya msingi vya promota, vipengele vya mwitikio wa homoni, vipengele vya mwitikio wa msongo na vipengele vya mwitikio wa mwanga.

Kipengele cha mwitikio wa ABA, ABRE, kilionekana katika 15 kati ya promota 19 za ScLOR na kilifikia hadi nakala sita katika baadhi ya promota. Pia zilitambuliwa elementi za TCA zinazohusiana na SA, CGTCA/TGACG zinazohusiana na MeJA, GARE/P-box zinazohusiana na GA na TGA zinazohusiana na auxin.

Kwa upande wa msongo, elementi za LTR, MBS, ARE na TC-rich repeats zimeenea katika familia nzima. Hata hivyo, promota ya ScLOR16, licha ya kuchochewa kwa wazi chini ya baridi na ukame, haina motifu za kawaida za LTR na MBS. Uwepo wa ABRE kadhaa katika ScLOR16 uliwafanya waandishi kujadili uwezekano wa udhibiti unaotegemea ABA.

Uchanganuzi huu wa promota hauuthibitishi moja kwa moja utaratibu wa udhibiti. Uwepo wa cis-elementi unaonyesha uwezo unaowezekana wa mwitikio wa unakili; ili kuonyesha kwamba kipengele mahususi cha unakili kinafungamana kweli na promota ya ScLOR16, majaribio ya ziada ya ufungamanaji na kazi yanahitajika.

Usambazaji wa kromosomu na sintenia

Jeni 19 za ScLOR hazijasambazwa sawasawa katika jenomu. Msongamano mkubwa zaidi unaonekana kwenye kromosomu 8 na 9, ilhali hakuna jeni la ScLOR lililoripotiwa kwenye kromosomu 1, 2, 4, 5, 7 na 11. ScLOR19 iko katika eneo la jenomu ambalo halijafanyiwa anchoring.

Uchanganuzi wa MCScanX ulitambua jozi 10 za jeni kolineari kati ya S. lycopersicoides na A. thaliana, na jozi 15 kati ya S. lycopersicoides na nyanya inayolimwa S. lycopersicum. Kromosomu 8 ilionyesha msongamano mkubwa zaidi wa jozi kolineari.

Waandishi wanatafsiri muundo huu kuwa urudufu wa segmenti huenda umechangia kwa kiasi kikubwa upanuzi wa familia ya ScLOR, huku urudufu wa tandem ukiwa na jukumu la ziada.

Muundo wa majaribio ya msongo

Miche ya LA4259 ilikuzwa katika hali zinazodhibitiwa. Mbegu ziliwekwa kwenye maji ya 55 °C kwa dakika 10, kisha zikaoteshwa gizani katika 30 °C. Miche ilikuzwa katika mchanganyiko wa perlite:vermiculite:udongo wa virutubisho 1:1:1, kwa saa 16 za mwanga/saa 8 za giza, joto la mchana/usiku la 25 °C/22 °C, unyevunyevu jamaa wa takriban %65–70 na 400 µmol·m⁻²·s⁻¹ PPFD.

Kila hatua ya muda ina marudio matatu huru ya kibaolojia. Chanzo kinaeleza kuwa miche 21 ilitumika kwa kila msongo katika hatua saba za muda, na jumla ya miche 63 kwa matibabu matatu ya msongo.

RT-qPCR

RNA ilitolewa kwa FreeZol na cDNA ikasintetishwa kwa HiScript III RT SuperMix. qPCR ilifanywa katika ujazo wa mmenyuko wa 20 µL: 10 µL 2× ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix, 0,5 µL primer ya mbele, 0,5 µL primer ya nyuma, 1,0 µL cDNA na 8 µL maji yasiyo na nukleasi.

Kwenye mfumo wa QuantStudio 3, denaturation ya awali ilifanywa katika 95 °C kwa sekunde 30; kisha kwa mizunguko 40, 95 °C kwa sekunde 5 na 60 °C kwa sekunde 30.

Usemi wa jamaa:

\[ 2^{-\Delta\Delta C_t} \]

ulihesabiwa kwa mbinu hii na Scβ-Actin ikatumika kama rejea ya ndani. Kuonekana kwa melting peak moja kali kulitumiwa kusaidia umahususi wa amplicon.

Usemi chini ya msongo ulionyesha nini?

Katika hali ya baridi, ScLOR5, ScLOR6, ScLOR11, ScLOR13 na ScLOR16 zilichochewa kwa kiwango kikubwa. ScLOR16 ilionyesha mwitikio mkubwa hasa wa baridi ndani ya kundi hili.

Chini ya %20 PEG6000, ScLOR5, ScLOR10, ScLOR11 na ScLOR16 ziliongezeka. Katika msongo wa chumvi, ScLOR1 ilipunguzwa sana, ScLOR4 ikachochewa kwa nguvu, na ScLOR14 pamoja na ScLOR17 zikaonyesha mabadiliko ya nguvu.

Matokeo haya yanaunga mkono kwamba si wanachama wote wa familia ya LOR wana kazi sawa katika msongo na kwamba kuna utofautishaji wazi wa kiutendaji ndani ya familia.

ScLOR16 Inaathirije Ustahimilivu wa Baridi na Ukame?

Katika utafiti huu, kupunguza usemi wa ScLOR16 kwa VIGS kulihusishwa na miche ya LA4259 kuonyesha kunyauka kidogo zaidi chini ya baridi ya 4 °C kwa saa 24 na kusitishwa kwa umwagiliaji kwa siku nne; pia ilikuwa na shughuli za juu za SOD na POD pamoja na viwango vya prolini, na maudhui ya chini ya TBARS. Muundo huu wa majaribio unaunga mkono kwamba ScLOR16 inaweza kuwa mdhibiti anayerekebisha kwa mwelekeo hasi ustahimilivu wa baridi na ukame katika asili ya kijeni iliyochunguzwa; hata hivyo, shabaha zake za moja kwa moja za molekuli na njia ya udhibiti hazikutambuliwa katika utafiti huu.

Kwa nini ScLOR16 ilichaguliwa kuwa jeni mgombea?

ScLOR16 ilichochewa kwa wazi chini ya baridi ya 4 °C na pia chini ya msongo wa kiosmotiki unaotokana na PEG6000. Kwa upande mwingine, hakukuwa na uchochezi mkubwa sawa chini ya msongo wa chumvi. Uteuzi huu wa msongo na mwitikio mkubwa wa usemi uliunda msingi wa kuchagua jeni kwa uthibitishaji wa kiutendaji uliofuata.

Usemi mahususi wa tishu

Usemi wa ScLOR16 ulipimwa katika tishu za mizizi, shina, majani, maua, matunda na mbegu. Wingi mkubwa zaidi wa transkripti ulionekana katika mbegu, ukifuatiwa na maua na majani; usemi wa chini zaidi ulitambuliwa katika shina.

Usemi mkubwa katika mbegu unaibua uwezekano kwamba ScLOR16 inaweza kuwa na jukumu si tu katika miitikio ya msongo ya vegetative, bali pia katika michakato mingine kama maendeleo ya mbegu, ukomavu au urekebishaji wa kukauka. Hata hivyo, uwezekano huu haukujaribiwa kwa majaribio katika utafiti huu.

Ujanibishaji wa ndani ya seli

Mfuatano kamili wa usimbaji wa ScLOR16 uliklonishwa katika vekta pSuper1300-GFP na kuonyeshwa kwa muda katika seli za epidermisi ya tumbaku kupitia Agrobacterium tumefaciens GV3101. Katika upigaji picha wa konfokali pamoja na alama ya kiini, ishara ya ScLOR16-GFP ilionekana katika kiini na sitoplazimu.

Ugunduzi huu haukubaliani kikamilifu na utabiri wa bioinformatiki. Utabiri unaotegemea WoLF PSORT ulihusisha ScLOR16 na kloroplasti na vakuoli. Waandishi wanaeleza kwamba tofauti hii inaweza kutokana na ishara za ulengaji kutathminiwa vibaya na algoriti ya utabiri au kutokana na artefakti za ujanibishaji zinazoweza kusababishwa na mfumo wa heterolojia wa Nicotiana.

VIGS ilitumika vipi?

Kutoka kwenye mfuatano wa usimbaji wa ScLOR16, eneo linalofaa la kunyamazisha la 300 bp lilichaguliwa kwa SGN VIGS Tool na vekta pTRV2-ScLOR16 ikaandaliwa. Tamaduni za pTRV1 na pTRV2-ScLOR16 zilichanganywa kwa uwiano wa ujazo wa 1:1. Vekta tupu pTRV2 ilitumika kama udhibiti hasi, na pTRV2-PDS kama udhibiti chanya unaoonyesha kwamba mfumo wa VIGS unafanya kazi.

Kotiledoni za miche ya wiki moja zilifanyiwa infiltration, mimea ikawekwa gizani katika 20 °C kwa saa 24, kisha ikahamishwa kwenye hali ya mchana/usiku ya 25 °C/22 °C.

Mwanzoni mimea 20 ya ScLOR16-VIGS ilitathminiwa; 14 kati yake ilikidhi kigezo cha ufanisi wa kunyamazisha zaidi ya %50 na mimea 12 huru ilijumuishwa katika uchanganuzi wa kifiziolojia uliofuata.

Jaribio la kiutendaji la baridi

Mimea iliyonyamazishwa ScLOR16 na mimea ya udhibiti wa vekta tupu iliwekwa katika 4 °C kwa saa 24. Mimea ya vekta tupu ilionyesha kunyauka kwa wazi zaidi, huku mimea iliyonyamazishwa ikionyesha fenotipu nyepesi zaidi.

Mwishoni mwa saa 24, SOD, POD, prolini na TBARS ziliongezeka katika makundi yote mawili kama mwitikio wa msongo; hata hivyo, katika hatua hiyo hiyo ya muda mimea iliyonyamazishwa ScLOR16 ilikuwa na SOD/POD na prolini za juu zaidi na TBARS ya chini zaidi kuliko kundi la udhibiti.

Jaribio la kiutendaji la ukame

Jaribio la ukame katika hatua ya kiutendaji ya VIGS ni tofauti na uchunguzi wa awali wa usemi kwa PEG6000. Mimea ya udhibiti na iliyonyamazishwa ilimwagiliwa awali hadi kushiba kabisa, kisha haikupewa maji kwa siku nne.

Siku ya nne, kundi la vekta tupu lilionyesha upotevu wa maji ulio wazi, kujikunja kwa majani, kunyauka na klorosi, ilhali mimea iliyonyamazishwa ScLOR16 ilionyesha dalili nyepesi zaidi.

Shughuli za SOD na POD katika mimea iliyonyamazishwa zilikuwa juu zaidi, maudhui ya prolini yalikuwa makubwa zaidi na kiwango cha TBARS kilikuwa chini zaidi. Mchanganyiko huu unaendana na ulinzi wenye nguvu zaidi wa kioksidishaji na kiosmotiki pamoja na uharibifu mdogo wa kioksidishaji wa utando.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mlolongo wa uchanganuzi wa bioinformatiki

1. Jenomu ya S. lycopersicoides na anoteshini ya jeni zilipatikana.
2. Protini zinazowezekana za LOR zilichunguzwa kwa profaili ya PF04525 HMM.
3. Vikoa vilivyohifadhiwa vilithibitishwa tena kwa SMART, NCBI CDD na Pfam.
4. Urefu wa protini, uzito wa molekuli, pI ya kinadharia na ujanibishaji uliotabiriwa vilihesabiwa.
5. Miundo ya eksoni–introni ilitolewa kwa TBtools.
6. Motifu za protini zilizohifadhiwa zilitambuliwa kwa MEME.
7. Maeneo ya promota ya 2000 bp yalichunguzwa kwa PlantCARE.
8. Filojenia ya maximum-likelihood ilijengwa kwa protini za LOR za A. thaliana na B. napus.
9. Mahusiano kolineari kati ya S. lycopersicoides, nyanya inayolimwa na A. thaliana yalichunguzwa kwa MCScanX.
10. ScLOR16 ilichaguliwa kama mgombea wa kiutendaji kupitia uchunguzi wa stress RT-qPCR.
11. Ujanibishaji wa ndani ya seli wa ScLOR16 ulichunguzwa kwa muunganisho wa GFP.
12. Usemi wa ScLOR16 ulipunguzwa kwa VIGS na fenotipu za baridi na ukame zikatathminiwa.

Sifa kuu za molekuli za ScLOR16

Utofautishaji wa jeni 19 za ScLOR katika mwitikio wa msongo

Maana ya kibaolojia ya viashiria vya kifiziolojia

SOD ni mojawapo ya vimeng'enya vikuu vya kioksidishaji vinavyohusika katika kuondoa radicali za superoxide. POD ni sehemu nyingine ya ulinzi wa kioksidishaji inayohusishwa na kuondoa sumu ya peroksidi.

Prolini inachukuliwa kuwa osmolyte inayolingana inayoweza kuchangia kudumisha usawa wa kiosmotiki wa seli chini ya msongo. TBARS hutumiwa kama kiashiria kisicho cha moja kwa moja cha peroksidishaji wa lipidi za utando na uharibifu wa kioksidishaji.

Katika utafiti huu, baada ya ScLOR16 kunyamazishwa, SOD/POD na prolini kuwa juu zaidi na TBARS kuwa chini zaidi baada ya msongo kunaunga mkono modeli ya mdhibiti hasi ambapo usemi wa kawaida wa jeni unaweza kuzuia michakato hii ya ulinzi.

Uchanganuzi wa kitakwimu

Kwa ujumla, majaribio yalifanywa kwa marudio matatu huru ya kibaolojia na matokeo yaliwasilishwa kama wastani ± kosa la kawaida.

Thamani za usemi wa ScLOR katika mfululizo wa muda wa baridi, PEG6000 na NaCl zilichanganuliwa kwa one-way ANOVA, na kila hatua ya muda wa msongo ikajaribiwa dhidi ya udhibiti wa saa 0 kwa jaribio la ulinganisho mwingi la Dunnett.

Hali ya kunyamazishwa kwa ScLOR16, muda wa msongo na athari za vipengele hivi viwili kwenye viashiria vya kifiziolojia zilitathminiwa kwa ordinary two-way ANOVA ikifuatiwa na jaribio la ulinganisho wa jozi la Tukey. Kiwango cha umuhimu kilikuwa:

\[ p < 0.05 \]

kama kilivyobainishwa.

Ujumbe wa kisayansi wa vielelezo vya chanzo

Kielelezo 1: Kinaonyesha mti wa maximum-likelihood ambapo protini za LOR za S. lycopersicoides, A. thaliana na B. napus zimegawanywa katika vikundi vidogo vinane vya kievolusheni.

Kielelezo 2: Kinaonyesha kwa pamoja motifu zilizohifadhiwa na usanifu wa eksoni–introni wa wanachama wa ScLOR. Ufanano wa motifu ndani ya kikundi kidogo ni uwakilishi wa kuona wa uhifadhi wa kievolusheni.

Kielelezo 3: Kinaonyesha usambazaji wa kategoria 46 za cis-elementi katika promota 19 za ScLOR kama ramani ya joto. Kuenea kwa ABRE katika familia nzima kunavutia hasa.

Kielelezo 4: Kinaonyesha mkusanyiko wa jeni za ScLOR kwenye kromosomu na mahusiano kolineari ya S. lycopersicoides–S. lycopersicum–A. thaliana.

Kielelezo 5: Kinalinganisha wanachama wa ScLOR wanaoonyesha mabadiliko makubwa ya usemi chini ya baridi, PEG6000 na NaCl katika hatua saba za muda, na kinaonyesha ScLOR16 kama mgombea wa pamoja wa baridi/ukame.

Kielelezo 6: Kinaonyesha kwa pamoja usemi mahususi wa tishu wa ScLOR16 na usambazaji wa kiini/sitoplazimu wa protini ya muunganisho ya GFP katika epidermisi ya tumbaku.

Kielelezo 7: Kinaonyesha fenotipu ya ScLOR16-VIGS katika baridi na matokeo ya SOD, POD, prolini na TBARS.

Kielelezo 8: Kinaonyesha tofauti za kimofolojia na kifiziolojia kati ya vekta tupu na mimea iliyonyamazishwa ScLOR16 baada ya siku nne za ukame.

Je, ScLOR16 Tayari ni Shabaha Iliyothibitishwa kwa Uzalishaji wa Nyanya?

Hapana. Utafiti unatoa ushahidi wa kiutendaji unaotegemea VIGS kwamba ScLOR16 inaweza kurekebisha kwa mwelekeo hasi ustahimilivu wa baridi na ukame katika laini ya introgression LA4259, lakini uthibitishaji unaohitajika kwa uzalishaji, kama knockout thabiti au uhariri wa jeni katika nyanya inayolimwa, kurudia katika asili tofauti za kijeni, utendaji shambani, mavuno na ustahimilivu wa magonjwa, bado haujafanywa.

Hitimisho zinazoungwa mkono na utafiti

• Kuna wanachama 19 wa familia ya ScLOR katika jenomu ya S. lycopersicoides.
• Familia ya ScLOR imegawanywa katika vikundi vidogo vinane vya filojenia.
• Wanachama wa familia wanaonyesha dalili za utofautishaji wa kiutendaji katika muundo wa jeni, profaili ya motifu na usemi chini ya msongo.
• Promota za ScLOR zina cis-elementi nyingi zinazohusishwa na ABA, baridi, ukame na misongo mingine.
• ScLOR16 huchochewa sana chini ya baridi na msongo wa kiosmotiki unaotokana na PEG6000.
• Katika jaribio la heterolojia la GFP, ScLOR16 ilionekana katika kiini na sitoplazimu.
• Kunyamazishwa kwa ScLOR16 kunahusishwa na kunyauka kidogo zaidi chini ya baridi na ukame.
• Mimea iliyonyamazishwa ilionyesha SOD/POD na prolini za juu zaidi na TBARS ya chini zaidi chini ya msongo.
• Matokeo haya yanaunga mkono kwamba ScLOR16 inaweza kuwa na jukumu katika moduli hasi ya ustahimilivu wa baridi na ukame katika asili ya LA4259.

Hitimisho zisizoungwa mkono na utafiti

• Haijaonyeshwa kwamba ScLOR16 ni shabaha iliyothibitishwa ya uhariri wa jeni katika nyanya inayolimwa.
• Shabaha za moja kwa moja za molekuli za ScLOR16 hazijatambuliwa.
• Uwepo wa ABRE peke yake hauthibitishi kwamba ABA inadhibiti ScLOR16 moja kwa moja.
• Ufungamanaji wa vipengele mahususi vya unakili kwenye promota ya ScLOR16 haujaonyeshwa kwa majaribio.
• Ujanibishaji katika kiini na sitoplazimu bado haujathibitishwa kwa nyenzo thabiti ya transgeniki katika seli za asili za LA4259.
• Kazi ya ScLOR16 katika maendeleo ya mbegu au ustahimilivu wa mbegu kwa kukauka haijajaribiwa.
• Utendaji wa muda mrefu shambani, mavuno ya matunda na athari za ubora hazijatathminiwa.
• Haijulikani ikiwa faida inayowezekana katika ustahimilivu wa baridi/ukame husababisha mabadilishano na ustahimilivu wa magonjwa au sifa nyingine za kilimo.

Mapungufu makuu ya kimetodolojia

VIGS ni mbinu ya muda ya kunyamazisha jeni. Si sawa na knockout thabiti ambapo jeni huondolewa kabisa kutoka kwenye jenomu. Kwa hiyo, fenotipu ya VIGS hutoa ushahidi wenye nguvu wa mgombea-kazi lakini haitoi peke yake ufafanuzi kamili wa utaratibu wa kijeni.

Jaribio la ujanibishaji wa ndani ya seli lilifanywa kwenye jani la Nicotiana kwa usemi wa muda wa heterolojia. Ujanibishaji wa protini katika asili ya S. lycopersicoides unapaswa kuthibitishwa zaidi katika mifumo thabiti ya transgeniki.

Vipimo vya kifiziolojia vilinormalishwa kulingana na uzito mpya. Mabadiliko ya maudhui ya maji ya mmea wakati wa ukame yanaweza kusababisha upotovu unaowezekana katika thamani zinazotegemea uzito mpya.

Utafiti ulitumia paneli ndogo ya kifiziolojia iliyo na SOD, POD, prolini na TBARS. Viashiria vya ziada kama kiasi cha ROS/H₂O₂, uvujaji wa elektroliti, maudhui jamaa ya maji, fluoresensi ya klorofili na utendaji wa usanisinuru havikupimwa.

Mwingiliano wa protini–protini na mtandao wa transkriptomu wa chini ya ScLOR16 haujatambuliwa. Kwa hiyo, kauli kwamba “ScLOR16 inazuia moja kwa moja uanzishaji wa kioksidishaji” haijathibitishwa katika kiwango cha utaratibu wa molekuli na utafiti huu; muundo wa kifiziolojia ulioonekana unaendana na modeli hiyo.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asilia: Genome-Wide Characterization of the ScLOR Gene Family in Wild Tomato Solanum lycopersicoides Reveals ScLOR16 as a Negative Regulator of Cold-and Drought-Stress Tolerance.

Waandishi: Xinyi Tang; Yueqi Huang; Aoxue Wang; Liguo Zhang; Mingfang Feng.

Waandishi wa mawasiliano: Aoxue Wang; Liguo Zhang; Mingfang Feng.

Taasisi: College of Life Sciences, Northeast Agricultural University; Institute of Industrial Crops, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences; College of Horticulture, Northeast Agricultural University; Harbin, China.

Jarida na kitambulisho cha uchapishaji: Biology, 2026, Juzuu 15, Toleo 17, Makala 1542. Mchapishaji: MDPI. DOI: 10.3390/biology15171542.

Mchakato wa uchapishaji: Ilipokelewa 4 Agosti 2026; marekebisho 30 Agosti 2026; ilikubaliwa 2 Septemba 2026; ilichapishwa 4 Septemba 2026.

Aina ya chanzo: Makala asilia ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu na yenye ufikiaji wazi. Inaunganisha utambulishaji wa bioinformatiki wa kiwango cha jenomu na majaribio ya molekuli na fiziolojia ya mimea.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Nyenzo ya mmea: Solanum lycopersicoides introgression line LA4259; asili ya kijeni ya VF36 × S. lycopersicoides LA2951.

Mbinu kuu: HMM/hmmsearch; SMART; NCBI CDD; Pfam; WoLF PSORT; ExPASy; TBtools; MEME; PlantCARE; MUSCLE; trimAl; IQ-TREE2/ModelFinder; MCScanX; RT-qPCR; hadubini konfokali yenye muunganisho wa GFP; VIGS inayotegemea TRV; vipimo vya SOD, POD, prolini na TBARS.

Hali za msongo: Baridi ya 4 °C; %20 PEG6000 katika uchunguzi wa usemi; 200 mM NaCl; ukame wa siku nne unaotokana na kusitisha umwagiliaji katika jaribio la kiutendaji la VIGS.

Takwimu: Kwa ujumla marudio matatu huru ya kibaolojia; wastani ± SE. Katika usemi wa mfululizo wa muda, one-way ANOVA + Dunnett; katika uchanganuzi wa kifiziolojia wa VIGS, ordinary two-way ANOVA + Tukey; kizingiti cha umuhimu p < 0,05.

Ufadhili: National Natural Science Foundation of China General Program, Grant 32272702; Innovative Research Group Project, Grant 32072588; Local Joint Project of National Natural Science Foundation of China, Grant U22A20495; fedha maalum za Taishan Industry Leading Talents Project.

Kamati ya maadili: Haitumiki.

Ridhaa iliyoelezwa: Haitumiki.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba michango asilia ya utafiti inapatikana ndani ya makala na Supplementary Material, na maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa waandishi wa mawasiliano.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Xinyi Tang: usimamizi wa data na rasimu ya kwanza; Yueqi Huang: utafiti; Aoxue Wang: mapitio/uhariri na ufadhili; Liguo Zhang: mapitio/uhariri na usimamizi; Mingfang Feng: usimamizi, ufadhili na mapitio/uhariri.

Maelezo muhimu ya tafsiri ndani ya chanzo

Kwa ScLOR16, utabiri wa ujanibishaji wa kikokotozi ni kloroplasti/vakuoli, ilhali ujanibishaji wa majaribio wa heterolojia wa GFP ni kiini/sitoplazimu. Chanzo hakifichi tofauti hii na kinataka uthibitishaji thabiti katika asili ya kijeni ya kiasili.

Ingawa kuna ABA-responsive ABRE kadhaa katika promota ya ScLOR16, hakuna motifu za kawaida za cold-responsive LTR na drought-responsive MBS. Kwa hiyo, utaratibu wa kuchochewa kwa ScLOR16 na baridi na ukame hauwezi kutatuliwa kwa orodha ya motifu za promota pekee.

Katika utafiti, PEG6000 ilitumika kama “uigaji wa ukame” kwa profaili ya usemi, ilhali katika jaribio la kiutendaji la VIGS la ukame mimea haikupewa maji kwa siku nne. Modeli hizi mbili za majaribio ya msongo hazipaswi kuchanganywa.

Waandishi wanaeleza wazi kwamba matokeo yaliyopo ya VIGS hayatoshi kuikubali ScLOR16 kama shabaha ya vitendo ya ufugaji. Kutambua ortholog sahihi katika nyanya inayolimwa na uthibitishaji unaofuata kwa uhariri wa jeni umeachwa kuwa kazi ya baadaye.