NobleBlocks

Research indexJournal article

Γονιδιακή έκφραση γενετικού υλικού σόγιας σε συνθήκες υδατικής καταπόνησης

Χαμπλά

Agricultural University of Athens1 Jan 2016Open access

DOI10.26216/heal.aua.27

Free to read at the publisher

You can read the abstract here, or the full text at the publisher.

Read at the publisher

Abstract

Η σόγια αποτελεί ένα από τα περισσότερο σημαντικά ψυχανθή σε παγκόσμιο επίπεδο και μία πολλά υποσχόμενη καλλιέργεια για την εκμετάλλευσή της σε πλήθος εφαρμογών στη βιομηχανία. Το γεγονός ότι ανήκει στην κατηγορία των ευαίσθητων φυτών στην έλλεψη επαρκούς εδαφικής υγρασίας, δικαιολογεί την αναγκαιότητα υλοποίησης βελτιωτικών προγραμμάτων με στόχο την παραγωγή ποικιλιών ανθεκτικών στην περιβαλλοντική αυτή καταπόνηση. Προϋπόθεση για την επιτυχή διεξαγωγή τέτοιων προγραμμάτων είναι η αποσαφήνιση των μοριακών μηχανισμών που ειπεσέρχονται στην εκδήλωση του γνωρίσματος της ανθεκτικότητας. Προς την κατεύθυνση αυτή, η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε, στην ανάλυση της έκφρασης γονιδίων μεταγραφικών παραγόντων και άλλων λειτουργικών πρωτεϊνών που σχετίζονται με το γνώρισμα της ανθεκτικότητας στη σόγια. Ειδικότερα, μελετήθηκε η απόκριση σε μεταγραφικό επίπεδο δύο ποικιλιών σόγιας, μίας ανθεκτικής και μίας ευαίσθητης, υπό συνθήκες υδατικής καταπόνησης. Παράλληλα, ελέγχθηκε το προφίλ γονιδιακής έκφρασης σε δύο αναπτυξιακά στάδια για την ανάδειξη ενδεχόμενης επαγωγής έκφρασης που εξαρτάται από το αναπτυξιακό στάδιο των φυτών. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προέκυψαν ισχυρές ενδείξεις για τη συσχέτιση ορισμένων γονιδίων με την έκφραση του γνωρίσματος της ανθεκτικότητας. Από τα γονίδια που κωδικοποιούν μεταγραφικούς παράγοντες της οικογένειας NAC, βρέθηκε ότι η έκφραση του γονιδίου nac127 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση ανθεκτικών γονοτύπων τόσο κατά το νεαρό (V1) όσο και κατά το μεταγενέστερο (V6) στάδιο ανάπτυξης, ενώ το γονίδιο nac 101 μπορεί να αποτελέσει δείκτη ανθεκτικότητας κατά το V1 αναπτυξιακό στάδιο. Στις περισσότερες των περιπτώσεων επίσης, και τα άλλα nac γονίδια που εξετάστηκαν, παρουσίασαν σημαντική υπερέκφραση κάτω από συνθήκες υδατικής ανεπάρκειας σε ώριμο αναπτυξιακό στάδιο. Η μελέτη των υπολοίπων μεταγραφικών παραγόντων, ανέδειξε την έκφραση του γονιδίου nya3 ως υποψήφιο δείκτη για την ταυτοποίηση ανθεκτικών γονοτύπων και στα δύο αναπτυξιακά στάδια που μελετήθηκαν. Το προφίλ έκφρασης των γονιδίων ereb και areb1 δύναταιεπίσης να διακρίνει την ανθεκτικότητα σε φυτά νεαρού αναπτυξιακού σταδίου ενώ αντίθετα, η έκφραση του γονιδίου hsfa1 μπορεί να αποτελέσει διαγνωστικό εργαλείο για την επιλογή φυτών στο V6 στάδιο. Όσον αφορά στο προφίλ έκφρασης γονιδίων που κωδικοποιούν λειτουργικές πρωτεΐνες απόκρισης στην υδατική ανεπάρκεια, τα γονίδια defensin, gol και pip1b βρέθηκαν να υποεκφραζονται στην ευαίσθητη και υπερεκφράζονται στην ανθεκτική ποικιλία κατά το V1 αναπτυξιακό στάδιο, υποδεικνύοντας τη ενδεχόμενη χρησιμότητα τους για επιλογές σε στάδιο αυτό. Αντίστοιχα ήταν τα αποτελέσματα της μεταγραφομικής ανάλυσης για το γονίδιο p5cs στην περίπτωση των φυτών V6 σταδίου. Το ίδιο μεταγραφικό προφίλ προέκυψε και από την ανάλυση έκφρασης του γονιδίου gst4, γεγονός που υποδεικνύει τη δυνατότητα χρήσης του ως ισχυρό υποψήφιο δείκτη επιλογής. Επικρατέστερη όλων των περιπτώσεων των γονιδίων που κωδικοποιούν λειτουργικές πρωτεΐνες προστασίας της σόγιας από την υδατική καταπόνηση που εξετάστηκαν, ήταν αυτή του γονιδίου hsp70. Η έκφραση του γονιδίου αυτού μπορεί να αξιοποιηθεί για την ταυτοποίηση ανθεκτικών γονοτύπων σόγιας και στα δύο υπό μελέτη αναπτυξιακά στάδια, με σαφέστατα μεγαλύτερη ευχέρεια διάκρισης των γονοτύπων κατά το αναπτυξιακό στάδιο V1. Στο σύνολό τους, τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας υπογραμμίζουν σαφώς τη δυνατότητα ταυτοποίησης και επιλογής ανθεκτικού στην ξηρασία γενετικού υλικού σόγιας, μέσω του μεταγραφικού προφίλ συγκεκριμένων γονιδίων-δεικτών. Αξιοσημείωτη είναι η δυνατότητα διάκρισης της ανθεκτικότητας από τα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια, γεγονός που καθιστά εφικτή την αναβάθμιση της αποτελεσματικότητας επιλογών κατά τα στάδια αυτά. Τα γονίδια που προτείνονται ως εν δυνάμει εργαλεία αξιοποίησής τους για την ανίχνευση ανθεκτικού γενετικού υλικού πρέπει να ελεγχθούν για την αξιοπιστία τους. Στο πλαίσιο αυτό, είναι απαραίτητη η διεξαγωγή πρόσθετων πειραμάτων μεταγραφομικής καθώς και η συσχέτιση των αποτελεσμάτων τους με την αξιολόγηση του υπό μελέτη γενετικού υλικού, μέσω της εκατοστιαίας απώλειας της απόδοσης υπό συνθήκες υδατικής καταπόνησης σε πειράματα αγρού.

Discussion

Topics

More

Suggest a correction or report