3.Streszczenie - Komitet Fizjologii, Genetyki i Hodowli Roślin PAN

3. Globalne analizy ekspresji genów w odpowiedzi na stres suszy u jęczmienia
(Hordeum vulgare)
Dr Agnieszka JANIAK
Katedra Genetyki, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,
Uniwersytet Śląski, Katowice, tel. 32-2009559 e-mail: [email protected]
Zespół prof. dr hab. Iwony Szarejko, członka KFGiHR PAN
1
1
1
1
2
Agnieszka Janiak ,Mirosław Kwaśniewski , Marta Sowa , Katarzyna Stasiak , Katarzyna Żmuda , Iwona Szarejko
1
– Katedra Genetyki, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski, Katowice
2
– Katedra Fizjologii Roślin, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy, Kraków
1
Susza jest jednym z głównych czynników abiotycznych powodujących ograniczenie
plonów roślin uprawnych. Stres niedoboru wody zaburza funkcjonowanie wielu procesów
fizjologicznych i biochemicznych, skutkuje także zmianami morfologicznymi. Wielość
procesów, na które wpływa niedobór wody wiąże się ściśle ze zmianami w ekspresji wielu
genów regulowanych tym stresem. Ich identyfikacja i zrozumienie ich roli w odpowiedzi na
stres suszy ma istotne znaczenie dla projektów hodowlanych, zmierzających do
wyprowadzania odmian o zwiększonej tolerancji na suszę.
Prezentowane wyniki uzyskano na podstawie różnicowej analizy transkryptomów
dwóch odmian jęczmienia: europejskiej ‘Maresi’ oraz syryjskiej ‘Cam/BI/C1’
charakteryzujących się zróżnicowaną odpowiedzią na stres niedoboru wody. Badane
odmiany w stadium siewki poddano stresowi suszy trwającemu 10 dni. Z drugiego liścia i
całego systemu korzeniowego izolowano RNA, które poddano hybrydyzacji z mikromacierzą
Barley Gene Expression Microarray, Agilent. Przeprowadzona analiza wykazała, że liczba
genów o zróżnicowanej ekspresji u odmiany ‘Cam/B1/CI’, zarówno w liściach jak i
korzeniach, jest około dwukrotnie mniejsza niż u odmiany ‘Maresi’ (p=0,01; krotność zmiany
ekspresji > 2). Porównanie zmian transkryptomu pod wpływem suszy w liściach i korzeniach
wykazało, że więcej zmian zachodzi w części podziemnej. Ogółem, po przyporządkowaniu
sond mikromacierzy do znanych sekwencji genów, otrzymano od 759 do 2904 genów o
obniżonej lub podwyższonej ekspresji, w zależności od odmiany i analizowanej tkanki.
Analiza ontologii dla znalezionych genów pozwoliła na przypisanie ich do odpowiednich
procesów biologicznych regulowanych zadanym stresem. Wykazano, że podwyższonej
ekspresji ulegały głównie geny kodujące białka uczestniczące w syntezie proliny i innych
osmoprotektantów, białka związane z odpowiedzią na kwas abscysynowy, a także procesami
transkrypcji, obróbki RNA i translacji, głównie w genomie chloroplastowym. Z kolei,
obniżeniu ekspresji ulegały geny kodujące białka uczestniczące w szlakach fosforylacji białek,
transporcie transmembranowym czy pęcherzykowym. Wśród genów o najbardziej
znaczących różnicach w ekspresji znalazły się geny kodujące białka z takich rodzin jak
dehydryny, peroksydazy, metalotioneiny, białka z rodziny LEA, niskocząsteczkowe białka
odpowiedzi na szok cieplny, nieliczne czynniki transkrypcyjne oraz szereg białek o nieznanej
dotąd funkcji.
Praca wykonywana w ramach projektu WND-POIG.01.03.01-00-101/08 POLAPGENBD „Narzędzia biotechnologiczne służące do otrzymywania odmian zbóż o zwiększonej
odporności na suszę” współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju
Regionalnego w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.
1