Ин таҳқиқот барои муайян кардани оилаи генҳои LOR (LURP-one related) дар миқёси геном дар хеши ваҳшии помидор Solanum lycopersicoides ва баҳодиҳии таҷрибавии вазифаи гени ScLOR16, ки дар посух ба сармо ва хушксолӣ барҷаста аст, анҷом дода шудааст. Оилаи генҳои LOR оилаи генҳоест, ки домени ҳифзшудаи сафедаи LOR-ро доранд ва бо посухҳои стрессии растаниҳо алоқаманд дониста мешаванд. Муҳаққиқон скрининги геномӣ, таҳлили филогенетикӣ, сохтори ген ва мотив, cis-элементҳои промотор, синтенияи хромосомавӣ, RT-qPCR, локализатсияи дохилиҳуҷайравии бар пояи GFP ва усулҳои Virus-Induced Gene Silencing (VIGS)-ро якҷо истифода бурданд. Дар маҷмӯъ 19 гени ScLOR муайян шуда, ба ҳашт зергурӯҳи филогенетикӣ ҷудо карда шуданд.

ScLOR16 дар зери сармои 4 °C ва стресси осмотикӣ, ки бо %20 PEG6000 ба вуҷуд оварда шудааст, ба таври қавӣ индуктсия шуд; аммо дар стресси намак афзоиши барҷастаи шабеҳ нишон надод. Сафедаи фузионии ScLOR16-GFP дар системаи гетерологии эпидермиси тамоку дар ядро ва ситоплазма мушоҳида гардид. Пас аз хомӯш кардани ген бо VIGS, растаниҳо дар шароити сармои 24 соата ва хушксолии бар асоси қатъи обдиҳӣ барои чор рӯз нисбат ба назорати вектори холӣ пажмурдашавии сабуктар нишон доданд.

Дар растаниҳои ScLOR16-хомӯшшуда баъд аз сармо ва хушксолӣ фаъолияти супероксиддисмутаза (SOD) ва пероксидаза (POD) ва ҷамъшавии пролин нисбат ба растаниҳои назоратӣ баландтар, дар ҳоле ки сатҳи thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) пасттар буд. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки коҳиши экспрессияи ScLOR16 бо муҳофизати қавитари антиоксидантӣ, мутобиқшавии осмотикӣ ва пероксидшавии камтари липидҳои мембрана алоқаманд аст.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот ScLOR16-ро ба гени тасдиқшудаи селексионӣ дар помидори киштшаванда табдил намедиҳад. Далели функсионалӣ ба хомӯшсозии муваққатӣ бо VIGS, шумораи маҳдуди нишондиҳандаҳои физиологӣ ва хати интрогрессионии LA4259 такя мекунад. Таҳрири устувори ген, заминаҳои гуногуни генетикӣ, фаъолияти саҳроӣ, ҳосилнокӣ ва созишҳои эҳтимолӣ, аз ҷумла муқовимат ба бемориҳо, дар ин таҳқиқот санҷида нашудаанд.

Масъалаи таҳқиқот

Вақте ки растаниҳо ба ҳарорати паст, хушксолӣ, шӯрӣ ва дигар стрессҳои муҳити зист дучор мешаванд, тавозуни обии ҳуҷайраҳо, фотосинтез, сохтори мембрана ва тавозуни редокс метавонанд халалдор шаванд. Дар шароити стресс ҷамъшавии аз ҳад зиёди намудҳои реактивии оксиген зарари оксидшавии ҳуҷайравиро зиёд мекунад, дар ҳоле ки растанӣ системаҳои бисёрқабатаи муҳофизатиро, аз ҷумла ферментҳои антиоксидантӣ ва танзимгарони осмотикӣ, фаъол месозад.

Гарчанде ки баъзе аъзои оилаи LOR бо иммунитети растанӣ, сигналдиҳии ABA, посух ба хушксолӣ ё намак алоқаманд дониста шудаанд, сохтори геномии онҳо ва вазифаҳои стрессии абиотикӣ дар гермплазмаи ваҳшии Solanaceae то ҳадди зиёд шарҳ дода нашудаанд. Таҳқиқот ин холигиро тавассути S. lycopersicoides баррасӣ мекунад.

Чаро Solanum lycopersicoides?

Solanum lycopersicoides хеши ваҳшии наздики помидори киштшаванда буда, махсусан хусусиятҳои назарраси устуворӣ ба ҳарорати паст дорад. Манбаъ ин гермплазмаи ваҳширо ҳамчун манбаи арзишманд барои омӯзиши асосҳои генетикии таҳаммулпазирӣ ба стресс дар помидори киштшаванда муаррифӣ мекунад.

Озмоишҳои функсионалӣ на дар намунаи софи ваҳшӣ, балки дар хати интрогрессионии LA4259 гузаронида шудаанд. LA4259 заминаи генетикиест, ки помидори киштшавандаи VF36 ва маводи S. lycopersicoides LA2951-ро дар бар мегирад. Аз ин рӯ, контексти биологии натиҷаҳо бояд ҳамчун “оилаи генҳои ваҳшии LOR + санҷиши функсионалӣ дар хати интрогрессионӣ” хонда шавад.

Оилаи сафедаҳои LOR чист?

LOR ихтисораи ибораи “LURP-one related” мебошад. Аъзои оила домени ҳифзшудаи LOR-ро доранд, ки бо PF04525 ифода мешавад. Мувофиқи адабиёти манбаъ, печиши сохтории LOR бо β-баррели 12-ришта ва α-спирали C-терминалӣ дар марказ алоқаманд аст; ин меъморӣ ҳамчун сохторе арзёбӣ мешавад, ки метавонад дар ҳамкории сафеда–сафеда ва сафеда–DNA нақш дошта бошад.

Дар ин таҳқиқот ин печиши сохторӣ барои ScLOR16 бо кристаллографияи таҷрибавии сафеда ё cryo-EM ҳал карда нашудааст. Шарҳи сохторӣ ба меъмории ҳифзшудаи маълум барои оилаи LOR ва таҳлили мотивҳо такя мекунад.

Скрининги ScLOR дар миқёси геном

Барои PF04525 профили Hidden Markov Model истифода шуда, пайдарпаии сафедаҳои номзад бо hmmsearch v3.4 скрининг карда шуданд. GA threshold татбиқ шуда, ҳадди E-арзиш:

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

муқаррар карда шуд. Рӯйхати ибтидоии номзадҳо тавассути SMART, NCBI Conserved Domain Database ва Pfam аз нав санҷида шуда, пайдарпаии такрорнашавандае, ки домени ҳифзшудаи LOR-ро боэътимод доранд, ба оилаи ScLOR қабул гардиданд.

Дар натиҷаи ин скрининг 19 узви оила, ки ScLOR1–ScLOR19 номгузорӣ шудаанд, муайян гардиданд.

Сохтори филогенетикӣ

Ба муқоисаи филогенетикӣ дар баробари 19 сафедаи ScLOR-и S. lycopersicoides, 20 сафедаи AtLOR-и Arabidopsis thaliana ва 56 сафедаи BnLOR-и Brassica napus дохил карда шуданд. Пайдарпаии сафедаҳо бо MUSCLE v3.8.31 ҳамроста карда шуда, минтақаҳои суст ҳифзшуда бо trimAl v1.4.rev22 тоза ва дарахти максималии эҳтимолият бо IQ-TREE2 v2.2.2 сохта шуд. ModelFinder барои интихоби автоматии модели ивазшавӣ истифода гардид ва дастгирии шохаҳо бо 1000 такрори bootstrap арзёбӣ шуд.

Дарахт ба ҳашт зергурӯҳ ҷудо шудааст. Монандии мотив ва сохтори ген дар сафедаҳои як зергурӯҳ аз он пуштибонӣ мекунад, ки баъзе хусусиятҳои сохторӣ дар дохили оилаи LOR дар раванди эволютсия ҳифз шудаанд.

Сохтори ген ва мотивҳои ҳифзшуда

Дар генҳои ScLOR шумораи интронҳо аз 1–3 ва шумораи экзонҳо аз 2–4 тағйир меёбад. Аксари генҳо се экзон доранд. Таҳлили MEME бо шарти ҷустуҷӯи ҳадди аксар 10 мотив ва дарозии мотив 6–50 аминокислота гузаронида шуда, ҳашт мотив муайян гардид.

Мотиви 1 ва Мотиви 3 аз минтақаҳои асосие мебошанд, ки дар тамоми оила сатҳи баланди ҳифзшавиро нишон медиҳанд. Мотиви 1 дар қисми C-терминалии сафедаҳо ва Мотиви 3 дар мавқеи бештар марказӣ ҷойгир аст. Тағйирёбии мотивҳои дигар байни зергурӯҳҳо чунин тафсир мешавад, ки оилаи LOR, дар ҳоле ки ядрои сохтории муштаракро нигоҳ медорад, метавонад хусусиятҳои иловагие ба даст оварда бошад, ки ба тафриқаи функсионалӣ имкон медиҳанд.

Cis-элементҳои промотор

Минтақаи 2000 bp боло аз кодони оғози тарҷумаи ҳар як гени ScLOR ҳамчун промотор гирифта шуда, бо PlantCARE таҳлил гардид. Дар маҷмӯъ 46 категорияи cis-элемент ба чор гурӯҳи умумӣ ҷудо карда шуд: унсурҳои асосии промотор, унсурҳои ҷавоб ба гормон, унсурҳои ҷавоб ба стресс ва унсурҳои ҷавоб ба рӯшноӣ.

Унсури ҷавоб ба ABA — ABRE — дар 15 аз 19 промотори ScLOR дида шуда, дар баъзе промоторҳо то шаш нусха расидааст. Илова бар ин, унсурҳои TCA-и вобаста ба SA, CGTCA/TGACG-и вобаста ба MeJA, GARE/P-box-и вобаста ба GA ва TGA-и вобаста ба auxin муайян карда шуданд.

Аз ҷиҳати стресс, унсурҳои LTR, MBS, ARE ва TC-rich repeats дар тамоми оила васеъ паҳн шудаанд. Бо вуҷуди ин, промотори ScLOR16, гарчанде ки дар шароити сармо ва хушксолӣ ба таври барҷаста индуктсия мешавад, мотивҳои классикии LTR ва MBS-ро надорад. Мавҷудияти чандин ABRE дар ScLOR16 муаллифонро ба баррасии эҳтимоли танзими вобаста ба ABA водор кардааст.

Ин таҳлили промотор механизми танзимкунандаро мустақиман исбот намекунад. Мавҷудияти cis-элемент қобилияти эҳтимолии ҷавоби транскрипсиониро нишон медиҳад; барои исботи он ки омили муайяни транскрипсионӣ воқеан ба промотори ScLOR16 мепайвандад, таҷрибаҳои иловагии пайвастшавӣ ва функсионалӣ заруранд.

Тақсимоти хромосомавӣ ва синтения

19 гени ScLOR дар геном баробар тақсим нашудаанд. Зичии баландтарин дар хромосомаҳои 8 ва 9 дида мешавад, дар ҳоле ки дар хромосомаҳои 1, 2, 4, 5, 7 ва 11 гени ScLOR гузориш нашудааст. ScLOR19 бошад дар минтақаи геномии anchoring-нашуда ҷойгир аст.

Таҳлили MCScanX байни S. lycopersicoides ва A. thaliana 10 ҷуфти генҳои коллинеарӣ ва байни S. lycopersicoides ва помидори киштшавандаи S. lycopersicum 15 ҷуфтро муайян кардааст. Хромосомаи 8 зичии баландтарини ҷуфтҳои коллинеариро нишон додааст.

Муаллифон ин намунагиро чунин тафсир мекунанд, ки дупликатсияи сегментӣ метавонад дар васеъшавии оилаи ScLOR саҳми калон дошта бошад, дар ҳоле ки дупликатсияи тандемӣ нақши иловагӣ бозидааст.

Тарҳи таҷрибаҳои стресс

Ниҳолҳои LA4259 дар шароити назоратшаванда парвариш карда шуданд. Тухмҳо дар оби 55 °C барои 10 дақиқа нигоҳ дошта шуда, сипас дар торикии 30 °C сабзонида шуданд. Ниҳолҳо дар омехтаи перлит:вермикулит:хоки ғизоӣ бо таносуби 1:1:1, дар 16 соат рӯшноӣ/8 соат торикӣ, ҳарорати рӯз/шаби 25 °C/22 °C, тақрибан %65–70 намии нисбӣ ва 400 µmol·m⁻²·s⁻¹ PPFD парвариш карда шуданд.

Ҳар як нуқтаи вақт се такрори мустақили биологиро дар бар мегирад. Манбаъ мегӯяд, ки барои ҳар стресс дар ҳафт нуқтаи вақт 21 ниҳол ва барои се татбиқи стресс дар маҷмӯъ 63 ниҳол истифода шудааст.

RT-qPCR

RNA бо FreeZol ҷудо шуда, cDNA бо HiScript III RT SuperMix синтез карда шуд. qPCR дар ҳаҷми реаксияи 20 µL анҷом дода шуд: 10 µL 2× ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix, 0,5 µL праймери пеш, 0,5 µL праймери ақиб, 1,0 µL cDNA ва 8 µL оби бе нуклеаза.

Дар системаи QuantStudio 3 денатуратсияи ибтидоӣ дар 95 °C барои 30 сония; сипас дар давоми 40 давр 95 °C барои 5 сония ва 60 °C барои 30 сония татбиқ шуд.

Экспрессияи нисбӣ:

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

бо ин усул ҳисоб шуда, Scβ-Actin ҳамчун референси дохилӣ истифода гардид. Мушоҳидаи як melting peak-и ягона ва тез барои дастгирии махсусияти amplicon истифода шуд.

Экспрессияи стресс чиро нишон дод?

Дар шароити сармо ScLOR5, ScLOR6, ScLOR11, ScLOR13 ва ScLOR16 ба таври барҷаста индуктсия шуданд. ScLOR16 дар ин гурӯҳ посухи махсусан қавӣ ба сармо нишон дод.

Дар %20 PEG6000 сатҳи ScLOR5, ScLOR10, ScLOR11 ва ScLOR16 афзоиш ёфт. Дар стресси намак ScLOR1 ба таври назаррас фурӯ нишонда шуд, ScLOR4 қавӣ индуктсия гардид ва ScLOR14 ва ScLOR17 тағйирёбии динамикӣ нишон доданд.

Ин натиҷаҳо дастгирӣ мекунанд, ки ҳамаи аъзои оилаи LOR вазифаи якхелаи стрессӣ надоранд ва дар дохили оила тафриқаи равшани функсионалӣ мавҷуд аст.

ScLOR16 ба Таҳаммулпазирӣ ба Сармо ва Хушксолӣ Чӣ Гуна Таъсир Мерасонад?

Дар ин таҳқиқот коҳиши экспрессияи ScLOR16 тавассути VIGS бо он алоқаманд буд, ки ниҳолҳои LA4259 дар шароити сармои 4 °C барои 24 соат ва қатъи обдиҳӣ барои чор рӯз пажмурдашавии сабуктар нишон доданд; фаъолияти баландтари SOD ва POD ва сатҳи пролин, инчунин миқдори пасттари TBARS доштанд. Ин намунаи таҷрибавӣ пуштибонӣ мекунад, ки ScLOR16 метавонад дар заминаи генетикии санҷидашуда танзимгари модулятсияи манфии таҳаммулпазирӣ ба сармо ва хушксолӣ бошад; аммо ҳадафҳои мустақими молекулавӣ ва роҳи танзимии он дар ин таҳқиқот муайян нашудаанд.

Чаро ScLOR16 ҳамчун гени номзад интихоб шуд?

ScLOR16 ҳам дар сармои 4 °C ва ҳам дар стресси осмотикии аз PEG6000 ба вуҷудомада ба таври барҷаста индуктсия шуд. Дар стресси намак чунин индуктсияи қавӣ дида нашуд. Ин интихобпазирии стресс ва ҷавоби қавии экспрессия асоси интихоби ген барои тасдиқи минбаъдаи функсионалӣ гардид.

Экспрессияи хоси бофта

Экспрессияи ScLOR16 дар бофтаҳои реша, поя, барг, гул, мева ва тухм чен карда шуд. Баландтарин фаровонии транскрипт дар тухмҳо, сипас дар гул ва барг мушоҳида шуда, дар поя экспрессияи пасттар муайян гардид.

Экспрессияи баланд дар тухмҳо эҳтимол медиҳад, ки ScLOR16 на танҳо дар ҷавобҳои стрессии вегетативӣ, балки дар равандҳои дигар, аз қабили рушди тухм, расидан ё мутобиқшавӣ ба хушкшавӣ низ нақш дошта бошад. Аммо ин эҳтимолҳо дар таҳқиқот ба таври таҷрибавӣ санҷида нашудаанд.

Локализатсияи дохилиҳуҷайравӣ

Пайдарпаии пурраи кодкунандаи ScLOR16 ба вектори pSuper1300-GFP клонир шуда, тавассути Agrobacterium tumefaciens GV3101 дар ҳуҷайраҳои эпидермиси тамоку муваққатан экспрессия карда шуд. Дар тасвирбардории конфокалӣ бо маркери ядроӣ сигнали ScLOR16-GFP ҳам дар ядро ва ҳам дар ситоплазма дида шуд.

Ин натиҷа бо пешгӯии биоинформатикӣ пурра мувофиқат намекунад. Пешгӯии бар асоси WoLF PSORT ScLOR16-ро бо хлоропласт ва вакуола алоқаманд кардааст. Муаллифон қайд мекунанд, ки ин фарқ метавонад аз баҳодиҳии нодурусти сигналҳои ҳадафгирӣ аз ҷониби алгоритми пешгӯӣ ё аз артефактҳои локализатсия, ки системаи гетерологии Nicotiana метавонад ба вуҷуд оварад, сар занад.

VIGS чӣ гуна татбиқ шуд?

Аз пайдарпаии кодкунандаи ScLOR16 бо истифода аз SGN VIGS Tool минтақаи мувофиқи 300 bp барои хомӯшсозӣ интихоб шуда, вектори pTRV2-ScLOR16 омода гардид. Культураҳои pTRV1 ва pTRV2-ScLOR16 бо таносуби ҳаҷмии 1:1 омехта карда шуданд. pTRV2 вектори холӣ ҳамчун назорати манфӣ ва pTRV2-PDS ҳамчун назорати мусбат, ки кори системаи VIGS-ро нишон медиҳад, истифода шуд.

Ба котиледонҳои ниҳолҳои якҳафтаина инфилтратсия гузаронида шуда, растаниҳо дар 20 °C барои 24 соат дар торикӣ нигоҳ дошта ва сипас ба шароити рӯз/шаби 25 °C/22 °C гузаронида шуданд.

Дар ибтидо 20 растании ScLOR16-VIGS арзёбӣ шуда, 14-тои онҳо меъёри самаранокии хомӯшсозии зиёда аз %50-ро қонеъ карданд ва 12 растании мустақил ба таҳлилҳои минбаъдаи физиологӣ дохил шуданд.

Санҷиши функсионалии сармо

Растаниҳои ScLOR16-хомӯшшуда ва назорати вектори холӣ дар 4 °C барои 24 соат нигоҳ дошта шуданд. Растаниҳои вектори холӣ пажмурдашавии барҷастатар нишон доданд, дар ҳоле ки растаниҳои хомӯшшуда фенотипи сабуктар доштанд.

Дар охири 24 соат дар ҳар ду гурӯҳ SOD, POD, пролин ва TBARS дар посух ба стресс афзоиш ёфтанд; аммо растаниҳои ScLOR16-хомӯшшуда дар ҳамон нуқтаи вақт нисбат ба гурӯҳи назоратӣ SOD/POD ва пролини баландтар ва TBARS-и пасттар нишон доданд.

Санҷиши функсионалии хушксолӣ

Озмоиши хушксолӣ дар марҳилаи функсионалии VIGS аз скрининги қаблии экспрессияи PEG6000 фарқ мекунад. Растаниҳои назоратӣ ва хомӯшшуда дар оғоз то сершавии пурра об дода шуда, сипас барои чор рӯз об дода нашуданд.

Дар рӯзи чорум дар гурӯҳи вектори холӣ талафи равшани об, печиши барг, пажмурдашавӣ ва хлороз дида шуд, дар ҳоле ки растаниҳои ScLOR16-хомӯшшуда аломатҳои сабуктар нишон доданд.

Фаъолияти SOD ва POD дар растаниҳои хомӯшшуда баландтар, миқдори пролин бештар ва сатҳи TBARS пасттар буд. Ин маҷмӯа бо муҳофизати қавитари антиоксидантӣ ва осмотикӣ ва зарари камтари оксидшавии мембрана мувофиқ аст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Занҷири таҳлили биоинформатикӣ

1. Геном ва аннотатсияи генҳои S. lycopersicoides гирифта шуданд.
2. Бо профили PF04525 HMM сафедаҳои эҳтимолии LOR скрининг карда шуданд.
3. Доменҳои ҳифзшуда бо SMART, NCBI CDD ва Pfam аз нав тасдиқ шуданд.
4. Дарозии сафеда, массаи молекулавӣ, pI-и назариявӣ ва локализатсияи пешгӯишуда ҳисоб карда шуданд.
5. Бо TBtools сохторҳои экзон–интрон гирифта шуданд.
6. Бо MEME мотивҳои ҳифзшудаи сафеда муайян карда шуданд.
7. Минтақаҳои промотории 2000 bp бо PlantCARE скан шуданд.
8. Бо сафедаҳои LOR-и A. thaliana ва B. napus филогенияи максималии эҳтимолият сохта шуд.
9. Бо MCScanX муносибатҳои коллинеарӣ байни S. lycopersicoides, помидори киштшаванда ва A. thaliana таҳқиқ шуданд.
10. Бо скрининги стрессии RT-qPCR ScLOR16 ҳамчун номзади функсионалӣ интихоб гардид.
11. Локализатсияи дохилиҳуҷайравии ScLOR16 бо фузияи GFP таҳқиқ шуд.
12. Бо VIGS экспрессияи ScLOR16 коҳиш дода шуда, фенотипҳои сармо ва хушксолӣ арзёбӣ гардиданд.

Хусусиятҳои асосии молекулавии ScLOR16

Тафриқаи 19 гени ScLOR дар посух ба стресс

Маънои биологии нишондиҳандаҳои физиологӣ

SOD яке аз ферментҳои асосии антиоксидантӣ мебошад, ки дар хориҷ кардани радикалҳои супероксид иштирок мекунад. POD ҷузъи дигари муҳофизати антиоксидантӣ мебошад, ки бо детоксикатсияи пероксидҳо алоқаманд аст.

Пролин ҳамчун осмолити мутобиқ арзёбӣ мешавад, ки метавонад дар шароити стресс ба нигоҳ доштани тавозуни осмотикии ҳуҷайра мусоидат кунад. TBARS бошад ҳамчун нишондиҳандаи ғайримустақими пероксидшавии липидҳои мембрана ва зарари оксидшавӣ истифода мешавад.

Дар ин таҳқиқот, вақте ки ScLOR16 хомӯш карда шуд, баландтар будани SOD/POD ва пролин ва пасттар будани TBARS баъд аз стресс модели танзимгари манфиро дастгирӣ мекунад, ки мувофиқи он экспрессияи муқаррарии ген метавонад ин равандҳои муҳофизатиро маҳдуд кунад.

Таҳлили оморӣ

Дар маҷмӯъ таҷрибаҳо бо се такрори мустақили биологӣ гузаронида шуда, натиҷаҳо ҳамчун миёна ± хатои стандартӣ пешниҳод шудаанд.

Арзишҳои экспрессияи ScLOR дар силсилаҳои вақти сармо, PEG6000 ва NaCl бо ANOVA-и яксамта таҳлил шуда, ҳар нуқтаи вақти стресс нисбат ба назорати 0 соат бо санҷиши бисёрмуқоисавии Dunnett санҷида шуд.

Ҳолати хомӯшсозии ScLOR16, давомнокии стресс ва таъсири ин ду омил ба нишондиҳандаҳои физиологӣ бо ordinary two-way ANOVA ва баъдан бо санҷиши муқоисаи ҷуфтии Tukey арзёбӣ шуданд. Ҳадди аҳамиятнокӣ:

\[ p < 0.05 \]

муқаррар карда шуд.

Паёми илмии шаклҳои манбаъ

Шакли 1: дарахти максималии эҳтимолиятро нишон медиҳад, ки дар он сафедаҳои LOR-и S. lycopersicoides, A. thaliana ва B. napus ба ҳашт зергурӯҳи эволютсионӣ ҷудо шудаанд.

Шакли 2: мотивҳои ҳифзшуда ва меъмории экзон–интронии аъзои ScLOR-ро якҷо нишон медиҳад. Монандии мотивҳо дар дохили зергурӯҳ ифодаи визуалии ҳифзшавии эволютсионӣ мебошад.

Шакли 3: тақсимоти 46 категорияи cis-элементро дар 19 промотори ScLOR ҳамчун харитаи гармӣ нишон медиҳад. Паҳншавии васеи ABRE дар тамоми оила махсусан ҷолиб аст.

Шакли 4: гурӯҳбандии генҳои ScLOR дар хромосомаҳо ва муносибатҳои коллинеарии S. lycopersicoides–S. lycopersicum–A. thaliana-ро нишон медиҳад.

Шакли 5: аъзои ScLOR-ро муқоиса мекунад, ки дар ҳафт нуқтаи вақт дар зери сармо, PEG6000 ва NaCl тағйироти назарраси экспрессия нишон додаанд ва номзадии муштараки ScLOR16 барои сармо/хушксолиро ошкор мекунад.

Шакли 6: экспрессияи хоси бофтаи ScLOR16 ва тақсимоти ядро/ситоплазмаи сафедаи фузионии GFP дар эпидермиси тамокуро якҷо нишон медиҳад.

Шакли 7: фенотипи ScLOR16-VIGS дар сармо ва натиҷаҳои SOD, POD, пролин ва TBARS-ро нишон медиҳад.

Шакли 8: фарқиятҳои морфологӣ ва физиологии байни вектори холӣ ва растаниҳои ScLOR16-хомӯшшуда пас аз чор рӯзи хушксолиро нишон медиҳад.

Оё ScLOR16 Аллакай Ҳадафи Тасдиқшуда барои Селексияи Помидор Аст?

Не. Таҳқиқот далели функсионалии бар асоси VIGS медиҳад, ки ScLOR16 метавонад дар хати интрогрессионии LA4259 таҳаммулпазирӣ ба сармо ва хушксолиро ба таври манфӣ модулятсия кунад, аммо тасдиқҳои барои селексия зарурӣ, аз қабили knockout-и устувор ё таҳрири ген дар помидори киштшаванда, такрор дар заминаҳои гуногуни генетикӣ, фаъолияти саҳроӣ, ҳосилнокӣ ва муқовимат ба бемориҳо ҳанӯз анҷом дода нашудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар геноми S. lycopersicoides 19 узви оилаи ScLOR мавҷуд аст.
• Оилаи ScLOR ба ҳашт зергурӯҳи филогенетикӣ ҷудо мешавад.
• Аъзои оила аз ҷиҳати сохтори ген, профили мотив ва экспрессияи стресс аломатҳои тафриқаи функсионалӣ нишон медиҳанд.
• Дар промоторҳои ScLOR cis-элементҳои зиёде мавҷуданд, ки бо ABA, сармо, хушксолӣ ва дигар стрессҳо алоқаманданд.
• ScLOR16 дар зери сармо ва стресси осмотикии аз PEG6000 ба вуҷудомада қавӣ индуктсия мешавад.
• Дар таҷрибаи гетерологии GFP ScLOR16 дар ядро ва ситоплазма мушоҳида шуд.
• Хомӯшсозии ScLOR16 бо пажмурдашавии сабуктар дар сармо ва хушксолӣ алоқаманд аст.
• Растаниҳои хомӯшшуда дар стресс SOD/POD ва пролини баландтар ва TBARS-и пасттар нишон доданд.
• Ин натиҷаҳо пуштибонӣ мекунанд, ки ScLOR16 метавонад дар заминаи LA4259 дар модулятсияи манфии таҳаммулпазирӣ ба сармо ва хушксолӣ нақш дошта бошад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки ScLOR16 дар помидори киштшаванда ҳадафи тасдиқшудаи таҳрири ген мебошад.
• Ҳадафҳои мустақими молекулавии ScLOR16 муайян нашудаанд.
• Мавҷудияти ABRE худ аз худ исбот намекунад, ки ABA ScLOR16-ро мустақиман танзим мекунад.
• Пайвастшавии омилҳои мушаххаси транскрипсионӣ ба промотори ScLOR16 таҷрибавӣ нишон дода нашудааст.
• Локализатсияи ядро ва ситоплазма дар ҳуҷайраҳои табиии LA4259 бо маводи устувори трансгенӣ ҳанӯз тасдиқ нашудааст.
• Вазифаи ScLOR16 дар рушди тухм ё таҳаммулпазирии тухм ба хушкшавӣ санҷида нашудааст.
• Фаъолияти дарозмуддати саҳроӣ, ҳосили мева ва таъсир ба сифат арзёбӣ нашудаанд.
• Маълум нест, ки фоидаи эҳтимолии таҳаммулпазирӣ ба сармо/хушксолӣ бо муқовимат ба бемориҳо ё дигар хусусиятҳои агрономӣ созиш ба вуҷуд меорад ё не.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ

VIGS усули муваққатии хомӯшсозии ген мебошад. Он ба knockout-и устуворе, ки дар он ген аз геном ба таври доимӣ хориҷ мешавад, баробар нест. Аз ин рӯ, фенотипи VIGS далели қавии номзад-функсия медиҳад, аммо худ ба худ механизми генетикиро қатъӣ ҳал намекунад.

Озмоиши локализатсияи дохилиҳуҷайравӣ дар барги Nicotiana бо экспрессияи гетерологии муваққатӣ гузаронида шуд. Локализатсияи сафеда дар заминаи табиии S. lycopersicoides бояд дар системаҳои устувори трансгенӣ иловатан тасдиқ карда шавад.

Ченкуниҳои физиологӣ нисбат ба вазни тар нормализатсия шудаанд. Тағйирёбии миқдори оби растанӣ ҳангоми хушксолӣ метавонад дар арзишҳои бар пояи вазни тар каҷравии эҳтимолӣ ба вуҷуд орад.

Таҳқиқот панели маҳдуди физиологиро, ки аз SOD, POD, пролин ва TBARS иборат аст, истифода бурд. Нишондиҳандаҳои иловагӣ, аз ҷумла миқдори ROS/H₂O₂, ихроҷи электролит, миқдори нисбии об, флуорессенсияи хлорофилл ва фаъолияти фотосинтетикӣ чен карда нашудаанд.

Ҳамкории сафеда–сафеда ва шабакаи транскриптомии поёнии ScLOR16 муайян нашудаанд. Аз ин рӯ, ибораи “ScLOR16 фаъолшавии антиоксидантиро мустақиман фурӯ менишонад” аз ҷониби таҳқиқот дар сатҳи механизми молекулавӣ исбот нашудааст; намунаи физиологии мушоҳидашуда бо ин модел мувофиқ аст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: 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.

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

Муаллифони масъул: Aoxue Wang; Liguo Zhang; Mingfang Feng.

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

Маҷалла ва шиносаи нашр: Biology, 2026, Ҷилди 15, Шумораи 17, Мақолаи 1542. Ношир: MDPI. DOI: 10.3390/biology15171542.

Раванди нашр: Қабул барои баррасӣ 4 Август 2026; бозбинӣ 30 Август 2026; қабул 2 Сентябр 2026; нашр 4 Сентябр 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи аслии таҳқиқотии аз баррасии ҳамтоён гузашта ва дастрасии кушода. Тавсифи биоинформатикии геномиро бо таҷрибаҳои молекулавӣ ва физиологии функсионалӣ дар растанӣ муттаҳид мекунад.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маводи растанӣ: Solanum lycopersicoides introgression line LA4259; пайдоиши генетикии VF36 × S. lycopersicoides LA2951.

Усулҳои асосӣ: HMM/hmmsearch; SMART; NCBI CDD; Pfam; WoLF PSORT; ExPASy; TBtools; MEME; PlantCARE; MUSCLE; trimAl; IQ-TREE2/ModelFinder; MCScanX; RT-qPCR; микроскопияи конфокалӣ бо фузияи GFP; VIGS бар асоси TRV; ченкуниҳои SOD, POD, пролин ва TBARS.

Шароити стресс: Сармои 4 °C; %20 PEG6000 дар скрининги экспрессия; 200 mM NaCl; хушксолии бар асоси қатъи обдиҳӣ барои чор рӯз дар таҷрибаи функсионалии VIGS.

Омор: Дар маҷмӯъ се такрори мустақили биологӣ; миёна ± SE. Дар экспрессияи силсилаи вақт one-way ANOVA + Dunnett; дар таҳлили физиологии VIGS ordinary two-way ANOVA + Tukey; ҳадди аҳамиятнокии p < 0,05.

Маблағгузорӣ: 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; маблағҳои махсуси Taishan Industry Leading Talents Project.

Кумитаи ахлоқ: Татбиқ намешавад.

Ризоияти огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии маълумот: Зикр шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола ва Supplementary Material ҷой доранд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифони масъул равона карда шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор доштаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Xinyi Tang: тартибдиҳии маълумот ва тарҳи аввал; Yueqi Huang: таҳқиқот; Aoxue Wang: бозбинӣ/таҳрир ва маблағгузорӣ; Liguo Zhang: бозбинӣ/таҳрир ва назорат; Mingfang Feng: назорат, маблағгузорӣ ва бозбинӣ/таҳрир.

Ёддоштҳои муҳими тафсирӣ дар манбаъ

Барои ScLOR16 пешгӯии ҳисоббарории локализатсия хлоропласт/вакуола аст, дар ҳоле ки локализатсияи таҷрибавии гетерологии GFP ядро/ситоплазма мебошад. Манбаъ ин фарқро пинҳон намекунад ва тасдиқи устуворро дар заминаи табиии генетикӣ талаб мекунад.

Гарчанде ки дар промотори ScLOR16 чанд ABA-responsive ABRE мавҷуд аст, мотивҳои маъмулии cold-responsive LTR ва drought-responsive MBS вуҷуд надоранд. Аз ин рӯ, механизми индуктсияи ScLOR16 аз ҷониби сармо ва хушксолӣ танҳо бо рӯйхати мотивҳои промотор ҳал намешавад.

Дар таҳқиқот PEG6000 барои профили экспрессия ҳамчун “симулятсияи хушксолӣ” истифода шудааст, дар ҳоле ки дар таҷрибаи функсионалии VIGS оид ба хушксолӣ ба растаниҳо барои чор рӯз об дода нашуд. Ин ду модели таҷрибавии стресс набояд бо ҳам омехта карда шаванд.

Муаллифон ба таври равшан қайд мекунанд, ки натиҷаҳои мавҷудаи VIGS барои қабул кардани ScLOR16 ҳамчун ҳадафи амалии селексионӣ кофӣ нестанд. Муайян кардани ортологи дақиқ дар помидори киштшаванда ва тасдиқи минбаъда тавассути таҳрири ген ҳамчун кори оянда гузошта шудааст.