Карликовая соя в фокусе внимания ученых

Международная группа ученых из Кореи и США в исследовании селекции карликовой сои впервые применила процесс SQANTI для идентификации изоформ в растениях. До этого метод применялся только в исследованиях клетках мыши и человека. О цели научной работы авторы рассказали в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2022 на портале MDPI. «Соя - зернобобовая культура, выращиваемая из-за семян, которые богаты как энергией, так и белками и используются для пищевых, кормовых и промышленных целей. С 1950-х годов мировое производство сои увеличилось в 15 раз, и значение культуры резко возросло из-за спроса, например, на растительные белки. Карликовость при этом - один из основных признаков одомашнивания и разведения. Признак низкорослости повышает урожайность за счет увеличения плодоношения и уменьшения степени полегания. Надо отметить, что это было ключевой чертой «Зеленой революции» между 1950-ми и 1970-ми годами: включение полукарликовых сортов риса и пшеницы в селекционные программы привело к увеличению урожайности. В случае сои обширные исследования также доказали аналогичные эффекты. Клеточный механизм растений развился, чтобы контролировать различные ежедневные действия в ответ на условия окружающей среды и включает, в частности, регуляцию генов на котранскрипционном, посттранскрипционном и посттрансрегуляторном уровнях. Так называемый альтернативный сплайсинг является одним из механизмов, который генерирует две или более мРНК из одного и того же предшественника мРНК (пре-мРНК) и может способствовать разнообразию белков и сложности генома. Различные исследования показали, что более 70% мультиэкзонных генов подвергаются альтернативному сплайсингу. Было обнаружено, что среди всех событий альтернативного сплайсинга, наблюдаемых у растений, удержание интрона (IR) присутствует у арабидопсиса (резуховидка Таля), сои и томатов. Удержание интрона вызывает продукцию мРНК с претерминирующими кодонами, которые либо расщепляются путем нонсенс-опосредованного распада мРНК (NMD), либо продуцируют укороченный белок, который влияет на функцию и распространенность его полноразмерного аналога. Новые изоформы транскриптов могут действовать как доминантно-негативные регуляторы/ингибиторы аутентичных белков посредством взаимодействия и димеризации. Когда мы создали популяцию RIL путем скрещивания Пекинского сорта сои и дикой сои, она разделилась на карликовый фенотип, начиная с поколения F 2, и унаследовала тот же фенотип в последующих поколениях. Схематическое изображение линий RIL, полученных от скрещивания сорта сои Пекинская и дикого родственника сои; оба родителя имеют нормальный фенотип, как показано вверху. Растения внизу представляют нормальную и карликовую линии, полученные при этом скрещивании. Авторы изображения: Неха Самир Рой, Пракаш Баснет, Рахул Васудео Рамекар, Тэён Ум, Джу-Гён Ю, Парк Кьонг-Чеул, Ик-Янг Чой. Мы выявили различия в изоформах между двумя потомками F 7 поколения, впервые применив процесс SQANTI для идентификации изоформ в растениях. Карликовая соя продемонстрировала большее количество изоформ в большинстве аннотированных генов, особенно в генах, связанных с гормонами роста и защитными реакциями. Более 30% идентифицированных генов указывали на две или более изоформы, среди которых 17% были классифицированы как новые изоформы. Кроме того, результаты этого исследования расширили знания о неизученном процессе альтернативного сплайсинга. В дальнейшем следует продолжать тканеспецифический анализ, наряду с анализом экспрессии изоформ, чтобы понять детальную роль экспрессии/функций генома в управлении фенотипом роста сои. Эта информация может быть необходима для всесторонней характеристики признаков для открытия генов в примерах редактирования генома». По статье группы авторов (Неха Самир Рой, Пракаш Баснет, Рахул Васудео Рамекар, Тэён Ум, Джу-Гён Ю, Парк Кьонг-Чеул, Ик-Янг Чой), опубликованной на портале www.mdpi.com. Заглавное фото: пресс-служба Соевого Союза ПФО.