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