Ученые Сибирского федерального университета приняли участие в исследовании генетических механизмов, позволяющих картофелю и томату приспосабливаться к засухе и жаре.
Результаты исследования помогут в селекции наиболее устойчивых к глобальному изменению климата сортов этих распространённых овощных культур.
Изменение климата и прогнозируемое климатологами повышение температуры на 1-7 °C к концу столетия увеличат частоту засух, что несёт риски снижения урожайности и требуют нового подхода к селекции растений, устойчивых к новым климатическим реалиям. Исследование красноярских и новосибирских учёных посвящено тому, как на уровне экспрессии генов картофель (Solanum tuberosum) и томат (Solanum lycopersicum) реагируют на засуху и жару и какие элементы этой реакции можно отнести к общим (консервативным), а какие присущи конкретному виду растений.
«Массовый метаанализ множества экспериментов представлен в открытых базах данных. Этими данными были результаты RNA-seq — это такой метод, который позволяет определить, какие гены "работают" активнее или слабее путем подсчёта количества РНК/транскриптов у образцов, выращенных в разных условиях (опытных — перенесших стресс и контрольных — выросших в благоприятных условиях). Всего было проанализировано 450 RNA-seq образцов (картофель и томат, подвергшиеся засухе и жаре в контролируемых экспериментальных условиях). В итоге получили воспроизводимые наборы генов, менявших свою экспрессию в ответ на стресс. Эти гены, по нашему мнению, могут быть потенциальными мишенями для будущих исследований и селекции», — рассказала соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории лесной геномики, доцент кафедры геномики и биоинформатики СФУ Евгения Бондар.
В результате были получены воспроизводимые генетические сети — комплексы, включающие более 5 тыс. генов, белков и регуляторных элементов, которые изменяют поведение растений в ответ на жару и засуху, добавила она. Выяснилось, что оба растения используют схожую стратегию выживания: они подавляют программы роста и фотосинтеза для экономии ресурсов и одновременно активируют защитные механизмы.
«Устойчивость к стрессам — это согласованная работа множества генов, целая регуляторная сеть. Знание ключевых регуляторов такой сети помогает выбирать так называемые кандидатные гены и ключевые регуляторные элементы, которые после проверки позволят подбирать маркеры для селекции так, чтобы повысить устойчивость растения без значимых потерь продуктивности», — подчеркнула Евгения Бондар.
По словам исследователей, в этой работе они изучали устойчивость паслёновых, представителей рода Solanum: картофель, томат и близкие виды. Однако сам вычислительный подход (метаанализ, выделение устойчивых сигналов, реконструкция сетей) может успешно применяться к другим растениям при наличии доступных данных или ресурсов для их получения в лаборатории.
Научная статья: https://www.mdpi.com/2223-7747/14/24/3851
Информация предоставлена пресс-службой СФУ
Источник фото: ru.123rf.com
