Диференційна експресія генів LEA у нуту під час посухи

  • Н. Е. Волкова Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН, вул. Маяцька дорога, 24, смт Хлібодарське, Одеська область, 67667, Україна; Одеська державна сільськогосподарська дослідна станція Інституту кліматично орієнтованого сільського господарства НААН України, вул. Маяцька дорога, 24, смт Хлібодарське, Одеський р-н, Одеська обл., 67667, Україна https://orcid.org/0000-0002-9333-4872
  • Г. І. Сліщук Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН, вул. Маяцька дорога, 24, смт Хлібодарське, Одеська область, 67667, Україна; Одеська державна сільськогосподарська дослідна станція Інституту кліматично орієнтованого сільського господарства НААН України, вул. Маяцька дорога, 24, смт Хлібодарське, Одеський р-н, Одеська обл., 67667, Україна https://orcid.org/0000-0003-4245-8557
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.23.1-2.1775
Ключові слова: нут, посухостійкість, гени LEA, експресія

Анотація

Мета. Оцінка ролі генів LEA у нуту шляхом обчислення диференційної експресії генів CapLEA-1 та CapLEA-2 за умов імітованої посухи. Методи. Двофакторний дисперсійний аналіз (ANOVA) проведено у середовищі R (версія 4.3.3) для оцінки впливу генотипу та умов вирощування на рівні експресії генів CapLEA-1 та CapLEA-2, а також їхньої взаємодії; для пост-хок порівнянь використовували функцію середньозважене Тьюкі TukeyHSD() з базового пакета stats. Використано 12 транскриптомів із бази GenBank, отриманих із чутливого та стійкого до посухи генотипів нуту в контрольних умовах і за умов імітованої посухи Результати. Встановлено, що рівні експресії генів CapLEA-1 та CapLEA-2 змінюються під впливом стресових умов та генотипу, однак ступінь цього впливу відрізняється. Для гена CapLEA-1 виявлено лише тенденції до впливу генотипу (p = 0.0940) та умов вирощування (p = 0.0639) без значущої взаємодії, тоді як для гена CapLEA-2 умови мали достовірний ефект (p = 0.0444), а генотип і взаємодія факторів лише наближалися до значущості. Висновки. За результатами ANOVA встановлено, що експресія генів CapLEA-1 і CapLEA-2 змінюється під впливом стресу та генотипу, однак ступінь цього впливу різний: для гена CapLEA-1 відзначено лише тенденції без значущої взаємодії, тоді як для гена CapLEA-2 умови вирощування мали достовірний ефект (p = 0.0444). Пост-хок аналіз підтвердив підвищення експресії CapLEA-2 у стресових умовах, що свідчить про його більш активну роль у стресовій відповіді та можливу функціональну специфічність відносно CapLEA-1.

Посилання

Abid G., Muhovski Y., Mingeot D., Watillon B., Toussaint A., Mergeai G., M’hamdi M., Sassi K., Jebara M. Identification and characterization of drought stress responsive genes in faba bean (Vicia faba L.) by suppression subtractive hybridization. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2015. Vol. 121. P. 367-379. doi: 10.1007/s11240-014-0707-x.

Asati R., Tripathi M., Tiwari S. et al. Molecular breeding and drought tolerance in chickpea. Life. 2022. Vol. 12(11). P. 1846. doi: 10.3390/life12111846.

Battaglia M., Covarrubias A. Late Embryogenesis Abundant (LEA) proteins in legumes. Front Plant Sci, 2013. Vol. 4: Article 190. doi: 10.3389/fpls.2013.00190.

Chernik I., Tryhuba O. Sustainable development through the prism of russia's military aggression against Ukraine. Sci. Issue Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University. Series: Biology. 2023. Vol. 83 (3-4). P. 117-126. doi: 10.25128/2078-2357.23.3-4.13.

Guo B., Zhang J., Yang C., Dong L., Ye H., Valliyodan B., Nguyen H., Song L. The late embryogenesis abundant proteins in soybean: identification, expression analysis, and the roles of GmLEA4_19 in drought stress. International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24 (19). 14834. doi: 10.3390/ijms241914834.

Istanbuli T., Nassar A., Abd El-Maksoud M. et al. Genome-wide association study reveals SNP markers controlling drought tolerance and related agronomic traits in chickpea across multiple environments. Front Plant Sci. 2024. Vol. 8 (15):1260690. doi: 10.3389/fpls.2024.1260690.

Kamarudin Z., Yusop M., Ismail M. et al. LEA gene expression assessment in advanced mutant rice genotypes under drought stress. Int. J. Genomics. 2019. Vol. 27: 8406036. doi: 10.1155/2019/8406036.

Langmead B., Salzberg S. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nature Methods. 2012. Vol. 9 (4). P. 357-359. doi: 10.1038/nmeth.1923.

Lim J., Lim C., Lee S. The Pepper Late Embryogenesis Abundant Protein, CaDIL1, positively regulates drought tolerance and ABA signaling. Front Plant Sci. 2018. Vol. 4 (9): 1301. doi: 10.3389/fpls.2018.01301.

López-Cordova A., Ramírez-Medina H., Silva-Martinez G. et al. LEA13 and LEA30 are involved in tolerance to water stress and stomata density in Arabidopsis thaliana. Plants. 2021. Vol. 10 (8): 1694. doi: 10.3390/plants10081694.

Magwanga R., Lu P., Kirungu J. et al. Characterization of the late embryogenesis abundant (LEA) proteins family and their role in drought stress tolerance in upland cotton. BMC Genet. 2018. Vol. 19. P. 6-12. doi: 10.1186/s12863-017-0596-1.

Negussu M., Karalija E., Vergata C. et al. Drought tolerance mechanisms in chickpea (Cicer arietinum L.) investigated by physiological and transcriptomic analysis. Env. Exp. Bot. 2023. Vol. 215: 105488. doi: 10.1016/j.envexpbot.2023.105488.

R Core Team. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna. https://www.R-project.org.

Sachdeva S., Bharadwaj C., Singh R. et al. Characterization of ASR gene and its role in drought tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.). PLoS One. 2020. Vol. 14, N 15(7): e0234550. doi: 10.1371/journal.pone.0234550.

Singh V., Gupta K., Singh S. et al. Unravelling the molecular mechanism underlying drought stress response in chickpea via integrated multi-omics analysis. Front Plant Sci. 2023. Vol. 23 (14). P. 1156606. doi: 10.3389/fpls.2023.1156606.

Slishchuk H., Volkova N. Molecular mechanisms of chickpea responses to drought stress (minireview). Biopolymers and Cell. 2025. Vol. 41 (1). P. 13-22. doi: 10.7124/bc.000B0C.

Sots S., Kustov І., Voloshenko O., Butsenko I. Chickpea: A promising legume crop for the grain industry. Sci. Works. 2024. Vol. 88 (2). P. 40-51. doi: 10.15673/swonaft.v88i2.3033.

Yadava Y., Chaudhary P., Yadav S. et al. Genetic mapping of quantitative trait loci associated with drought tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.). Sci Rep. 2023. Vol. 13: 17623. doi: 10.1038/s41598-023-44990-y.

Zhuk M., Rudenko V., Khodjibekov S. Peculiarities of chickpea growing technology in the Steppe zone of Ukraine. BIO Web Conf. 2025. Vol. 151, 01011. 6 p. doi: 10.1051/bioconf/202515101011.