Створення потенційних Ilp-маркерів для генів Atg2, Atg7, Atg8 у Hordeum vulgare і H. marinum

  • Д. О. Новожилов ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0008-1491-7166
  • С. О. Гординський ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0005-7369-3359
  • А. М. Рабоконь ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-6249-1824
  • А. Є. Демкович ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-7433-1203
  • С. М. Приваліхін ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0006-2462-2105
  • Р. Я. Блюм ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0003-4936-1803
  • А. Ю. Бузіашвілі ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-8283-5401
  • А. І. Ємець ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0001-6887-0705
  • Я. В. Пірко ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0003-1887-5406
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v34.1623
Ключові слова: сольовий стрес, Hordeum marinum, Hordeum vulgare, ILP-маркери, ATG, аутофагія

Анотація

Мета. Створення потенційних маркерів поліморфізму довжини інтронів для генів ATG2, ATG7 і ATG8. Методи. Методи класичної біоінформатики для пошуку локусів, що кодують білки ATG2, ATG7, ATG8 у геномі Hordeum marinum на основі гомології з генами культурного ячменю, аналіз екзон-інтронної структури генів, створення ILP-маркерів. Результати. Визначено послідовності генів ATG2, ATG7, ATG8 у H. marinum. Проаналізовані відмінності екзон-інтронної структури локусів ATG2, ATG7, ATG8 у культурного (H. vulgare) і солестійкого дикого ячменю (H. marinum). Створено 25 потенційні ILP-маркери, що демонструють суттєвий міжвидовий поліморфізм довжини: 13 для ATG2, 6 для ATG7, 3 для ATG8A, 2 для ATG8B та 1 для ATG8D. Висновки. На основі порівняльного аналізу структури генів білків ATG2, ATG7, ATG8 у H. vulgare і H. marinum визначено ряд інтронів, рекомендованих для подальшого їх використання як потенційного джерела ILP-маркерів, для вивчення міжвидової генетичної диференціації злаків.

Посилання

Greenway H. Plant response to saline substrates. I. Growth and ion uptake of several varieties of Hordeum during and after sodium chloride treatment. Austral. J. Biol. Sci. 1962. Vol. 15. P. 16–38 doi: 10.1071/bi9650763.

Garthwaite A. J., Bothmer R., Colmer T. D. Salt tolerance in wild Hordeum species is associated with restricted entry of Na+ and Cl- into the shoots. J. Exp. Bot. 2005. Vol. 56. P. 2365–2378. doi: 10.1093/jxb/eri229.

Mano Y., Takeda K. Genetic resources of salt tolerance in wild Hordeum species. Euphytica. 1998. Vol. 103. P. 137–141. doi: 10.1023/A:1018302910661.

Isayenkov S. V., Maathuis F. J. M. Plant salinity stress: many unanswered questions remain. Front. Plant Sci. 2019. Vol. 10. P. 80. doi: 10.3389/fpls.2019.00080.

Carmona A., Friero E., de Bustos A., Jouve N., Cuadrado A. The evolutionary history of sea barley (Hordeum marinum) revealed by comparative physical mapping of repetitive DNA. Annals Bot. 2013. Vol. 112 (9). P. 1845–1855. doi: 10.1093/aob/mct245.

Maršálová L., Vítámvás P., Hynek R., Prášil I. T., Kosová K. Proteomic response of Hordeum vulgare cv. Tadmor and Hordeum marinum to salinity stress: similarities and differences between a glycophyte and a halophyte. Front. Plant Sci. 2016. Vol. 7. P. 1154. doi: 10.3389/fpls.2016.01154.

Isayenkov S. V., Hilo A., Rizzo P., Tandron Moya Y. A., Rolletschek H. et al. Adaptation strategies of halophytic barley Hordeum marinum ssp. marinum to high salinity and osmotic stress. Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21. P. 9019. doi: 10.3390/ijms21239019.

Huang L., Kuang L., Li X., Wu L., Wu D., Zhang G. Metabolomic and transcriptomic analyses reveal the reasons why Hordeum marinum has higher salt tolerance than Hordeum vulgare. Environ. Exp. Bot. 2018. Vol. 156. P. 48–61. doi: 10.1016/j.envexpbot.2018.08.019.

Luo L., Zhang P., Zhu R., Fu J., Su J., Zheng J., Wang Z., Wang D., Gong Q. Autophagy Is rapidly induced by salt stress and is required for salt tolerance in Arabidopsis. Front. Plant Sci. 2017. Vol. 8. P. 1459. doi: 10.3389/fpls.2017.01459.

Yue J. Y., Wang Y. J., Jiao J. L., Wang, H. Z. Silencing of ATG2 and ATG7 promotes programmed cell death in wheat via inhibition of autophagy under salt stress. Ecotox. Environm. Safety. 2021. Vol. 225. P. 112761. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112761.

Sayers E. W., Cavanaugh M., Clark K., Pruitt K. D., Schoch C. L., Sherry S. T., Karsch-Mizrachi I. GenBank. Nucl. Acids Res. 2021. Vol. 49 (D1). P. D92–D96. doi: 10.1093/nar/gkaa1023.

Kuznetsov A., Bollin C. J. NCBI Genome Workbench: Desktop Software for Comparative Genomics, Visualization, and GenBank Data Submission. Methods Mol. Biol. (Clifton, N.J.). 2021. Vol. 2231. P. 261–295. doi: 10.1007/978-1-0716-1036-7_16.

Kuang L., Shen Q., Chen L., Ye L., Yan T., Chen Z. H., Waugh R., Li Q., Huang L., Cai S., Fu L., Xing P., Wang K., Shao J., Wu F., Jiang L., Wu D., Zhang G. The genome and gene editing system of sea barleygrass provide a novel platform for cereal domestication and stress tolerance studies. Plant Commun. 2022. Vol. 3 (5). 100333. doi: 10.1016/j.xplc.2022.100333.

Untergasser A., Cutcutache I., Koressaar T., Ye J., Faircloth B. C., Remm M., Rozen S. G. Primer3 - new capabilities and inter faces. Nucl. Acids Res. 2012. Vol. 40 (15). e115. doi: 10.1093/nar/gks596.

Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T. L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012. Vol. 13. P. 134. doi: 10.1186/1471-2105-13-134.

Kalendar R., Khassenov B., Ramankulov Y., Samuilova O., Ivanov K. I. FastPCR: An in silico tool for fast primer and probe design and advanced sequence analysis. Genomics. 2017. Vol. 109 (3–4). P. 312–319. doi: 10.1016/j.ygeno.2017.05.005.