АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ СОИ КАК ОСНОВА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ СКОРОСПЕЛОСТИ

Abstract

Обоснование. Одной из наиболее ценных в хозяйственном отношении сельскохозяйственных культур является соя (Glycine max (L.) Merr.). Интерес к этой культуре у аграриев связан с тем, что соя широко используется как продовольственная, кормовая и техническая культура. Соя является короткодневным растением, чувствительным к интенсивности освещения и продолжительности дня. В связи с этим сорта сои занимают ограниченный ареал возделывания и имеют высокую продуктивность в узком диапазоне агроклиматических условий. Поскольку для условий Иркутской области на сегодняшний день нет рекомендованных сортов сои к возделыванию, представляется важным разработать маркеры скороспелых сортов и сортообразцов сои, способных давать стабильный урожай в условиях длинного светового режима и сниженной суммы активных температур. Цель. Целью данной работы был сравнительный анализ уровней экспрессии генов – потенциальных молекулярных маркеров скороспелости сои в различающихся по скороспелости сортах и сортообразцах сои. В исследование были взяты представляющие на наш взгляд наиболее перспективные с этой точки зрения гены на основе полученных нами ранее данных, а также на основе литературных данных. Материалы и методы. Растения сои сортообразцов №15, 3169/14 и сортов Алтом и Вилана для экспериментов выращивались в контролируемых условиях станции искусственного климата «Фитотрон» на базе СИФИБР СО РАН. Растения выращивались индивидуально в вегетационных сосудах при температурном режиме: день/ночь – 22/16°С; фотопериод – день/ночь - 16,5/7,5 часов; освещенность – 500 µmol*m-2*s-1; влажность – 60%. Для выделения РНК отбирали не развитые до конца вторые тройчатые листья растений сои. РНК с помощью реактивов из набора GeneJET Plant RNA Purification Mini Kit (ThermoScientific, Литва), согласно инструкции производителя. Синтез первой цепи кДНК осуществляли с использованием набора реак-тивов ThermoScientific (Литва), согласно рекомендациям фирмы производителя. ПЦР-РВ проводили на приборе CFX96™ Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad, США), используя набор реактивов qPCR mix-HS SYBR (Евроген, Россия), согласно инструкции производителя. Анализ данных ПЦР-РВ проводили с помощью программного обеспечения SFX Manager (Bio-Rad, Германия). Все эксперименты проводились в двух аналитических и трех биологических повторностях. В качестве референсного гена использовали ген, кодирующий актин – Act11. Результаты. С помощью метода ПЦР в реальном времени показано, что из числа исследованных нами генов повышенные уровни экспрессии в скороспелых сортообразцах сои по сравнению с таковыми на стадии V2 – начала развития второго тройчатого листа сои – в позднеспелых сортах наблюдаются преимущественно для генов, кодирующих транскрипционные факторы, преимущественно, содержащие MADS-box. Из этой группы генов в качестве потенциальных маркеров скороспелости сои наиболее перспективными представляются гены, кодирующие ортологи SEP3 арабидопсиса. Отдельно стоит отметить наблюдаемую в нашей работе повышенную в тысячи раз экспрессию гена с неизвестной функцией – ортолога MEE18 арабидопсиса в более скороспелых генотипах сои. Такая гиперэкспрессия этого гена должна определять фенотипические различия между сортами и сортообразцами сои, возможно, и скороспелость растений. Помимо показанной более высокой экспрессии в скороспелых сортообразцах сои хорошо известных регуляторных генов, вовлеченных в реализацию перехода растений от вегетативной к генеративной фазе развития, отдельный интерес представляет выявленная нами повышенное содержание транскрипта гена, возможное участие которого в созревании растений сои пока не показано – гена секойсоларицирезинол дегидрогеназы. Все вышеперечисленные гены являются потенциальными кандидатами в молекулярные маркеры селекции скороспелых сортов и сортообразцов сои, выращиваемых в условиях длинного светового дня Иркутской области. Заключение. Таким образом, в результате проведенных исследований выявлены гены сои, экспрессия которых достоверно повышена в более скороспелых сортах и сортообразцах сои на стадии V2 развития растений, предшествующей стадии бутонизации, Очевидно, что те гены, функция которых по литературным данным связана с регуляцией процессов цветения, являются перспективными молекулярными маркерами скороспелости растений сои.

Keywords

• соя (glycine max (l.) merr.)
• скороспелость
• экспрессия генов
• транскрипционные факторы