CC BY
7УДК 577.212.3:575.167
А. Н. Заинчковская1, Е. А. Фомина1, Ф. Н. Кушанов2, О. Ю. Урбанович1
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ TADHN9-A, TADHN13 И TADHN20 У СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ОТВЕТ НА ЗАСУХУ
Тосударственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси» Республика Беларусь, 220141, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 34 e-mail: [email protected] 2Институт генетики и экспериментальной биологии растений Академии Наук Республики Узбекистан Республика Узбекистан, 111226, п/о Юкори-Юз Ташкентская область, Кибрайский район
Исследован уровень экспрессии генов TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20, кодирующих дегидрины, в сортах яровой пшеницы Женис, Эстер, Triso, Дарья, Алмакен и Рассвет, обладающих различным уровнем засухоустойчивости, через 5, 10, 15 и 20 дней после прекращения полива. Показано, что уровень экспрессии данных генов, относящихся к Кп-типу, в сортах яровой пшеницы различается в ответ на моделирование засухи. Наблюдалось статистически значимое постепенное возрастание уровня экспрессии генов TaDHN9-A и TaDHN13 в отдельных сортах по мере увеличения продолжительности водного дефицита. При этом наибольшее статистически достоверное изменение уровня экспрессии гена TaDHN9-A наблюдалось после 20 дней прекращения полива для сортов Женис, Эстер, Дарья и Рассвет. При изучении уровня экспрессии гена TaDHN13 было показано наибольшее статистически значимое увеличение уровня его экспрессии для сорта Рассвет после 15 дней прекращения полива. Отмечено снижение уровня экспрессии гена TaDHN20 у исследованных сортов на протяжении моделируемых условий засухи с высокой степенью достоверности, за исключением засухоустойчивого сорта Женис через 20 дней, снижение уровня экспрессии которого оказалось статистически не достоверно.
Ключевые слова: яровая пшеница, засухоустойчивость, дегидрины, уровень экспрессии генов.
Введение
Пшеница — один из наиболее важных видов злаков, культивируемых в мире. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), в 2021-2022 гг. общее производство пшеницы в мире составило около 778 млн т [1]. Из зерна пшеницы вырабатывают муку и крупку, которые являются основными ингредиентами для различных видов хлебобулочных и мучных изделий. Пшеничный хлеб является основным продуктом питания населения более чем 80 стран мира, поскольку обладает высокой усвояемостью.
В Республике Беларусь пшенице также уделяется большое значение как продовольственной культуре. Обеспечение народного хозяйства страны зерном пшеницы собственного производства — важнейшая государственная задача, выполнимая за счет повышения урожайности, расширения посевных площадей, улучшения качества зерна и внедрения
в производство новых сортов, отвечающих современным требованиям [2, 3]. По данным Национального статистического комитета (на июль 2023 г.), под посевные площади пшеницы было отведено 795 тыс. га, что составляет 31,4% от всех площадей, занятых под зерновые и зернобобовые, и 13,8% от всех посевных площадей в стране [4]. Важная роль в обеспечении страны зерном собственного производства принадлежит сортам отечественной селекции.
В целом в Республике Беларусь часто наблюдаются неблагоприятные условия для выращивания зерновых культур, приводящие к водному дефициту. По мере роста потенциальной продуктивности сортов значение их устойчивости к действию абиотических и биотических стрессов будет неуклонно возрастать. Поэтому создание высокопродуктивных сортов с хорошим качеством зерна, высокоадаптивных, устойчивых к полеганию, неблагоприятным условиям среды (в том числе и засухе) и рас-
пространенным болезням — основное направление в селекции мягкой пшеницы в настоящее время.
Характерным защитным приспособлением, предотвращающим потерю воды и минимизирующим повреждения при дегидратации клетки растений, является накопление белков позднего эмбриогенеза, или LEA (Late Embryogenesis-Abundant) белков. Из нескольких классов обнаруженных LEA белков в связи с адаптацией к разнообразным повреждающим факторам огромный интерес вызвала группа 2 (или LEA-D11) белков, которые называют также дегидринами (dehydrins) [5, 6]. Показано, что дегидрины активно накапливались в проростках и узлах кущения злаковых при адаптации к низкой температуре, адаптации в полевых условиях, а также при засухе. Количество дегидринов было прямо пропорционально устойчивости растений к температурному стрессу и дегидратации [7].
В геноме пшеницы содержится несколько десятков генов, относящихся к дегидринам. Согласно анализу Wang с соавторами базы данных EST (Expressed Sequence Tags), в транс-криптоме мягкой пшеницы содержится более 50 различных транскриптов, кодирующих дегидрины, организованных в 32 кластера, которые представлены, как полагают авторы работы, различным количеством расположенных в гомеологичных хромосомах дупликаций отдельных генов [В]. Сама классификация де-гидринов на данный момент основывается на наличии и последовательности определенного количества консервативных сегментов — Y, S, K. По комбинации этих консервативных сегментов дегидрины подразделяются на несколько типов [9]. По данным Kosova с соавторами, основной вклад в засухоустойчивость вносят дегидрины, относящиеся к Kn- и YnSKm-ranY [10]. Это подтверждается данными по изучению уровня экспрессии генов TaDHN9-A [11], TaDHN13 [11, 12] и TaDHN2G [В], относящихся к K2-, K3- и К4-типу соответственно.
В связи с важностью данных генов в ответе на водный дефицит целью нашего исследования было изучение уровня экспрессии генов TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN2G в сортах яровой пшеницы с различным уровнем засухоустойчивости при засухе в контролируемых условиях.
Материалы и методы
Растительный материал и условия выращивания растений
Объектом исследования послужили шесть образцов яровой пшеницы белорусской и зарубежной селекции, отличающихся по уровню засухоустойчивости. Так, сорта Женис [14] и Эстер [15], согласно полевой оценке, обладают высоким уровнем засухоустойчивости, Triso [16] и Дарья [17] — средним, а Алмакен [18] и Рассвет [19] — низким. Данные образцы были переданы Национальным банком семян генетических ресурсов хозяйственно полезных растений РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» (г. Жо-дино). Растения выращивались в питательном торфяном грунте «ДВИНА» (ПУ «Витебск-торф») в течение семи дней при нормальном поливе, после чего полив половины растений каждого сорта прекращался. Вторая половина растений каждого сорта продолжала получать полив и послужила контрольной группой. Получение препаратов РНК Выделение РНК из листьев растений на различных стадиях роста (через 5, 10, 15 и 20 дней после прекращения полива) было осуществлено при помощи реагента для выделения суммарной РНК ExtractRNA (Евроген, Российская Федерация) согласно протоколу производителя. Получение препаратов кДНК Перед синтезом кДНК полученные препараты РНК были обработаны ДНКазой (DNase I, RNase-free (Thermo scientific, ЕС)) по предложенному производителем протоколу. Синтез кДНК проводили с использованием ArtMMLV Total (ООО «АртБиоТех», Республика Беларусь) согласно протоколу, предложенному производителем. Проведение ПЦР в режиме реального времени Для проведения ПЦР в режиме реального времени использовали смесь ArtMix Color (ООО «АртБиоТех», Республика Беларусь) согласно протоколу производителя. При постановке реакции для каждого сорта использовали по три биологические повторности, каждая из которых включала три растения. При этом каждая биологическая повторность также была представлена тремя аналитическими по-вторностями. Для проведения амплификации была использована следующая программа:
1 цикл продолжительностью 3 мин — 95 °С; 38 циклов, включающих в себя: 15 сек — 95 °С, 20 сек при температуре отжига, указанной в таблице 1, 30 сек — 72 °С.
Последовательность праймеров отдельных БНЫ генов и референсного гена, кодирующего первичную последовательность актина, приведена в таблице 1.
Таблица 1
Нуклеотидные последовательности праймеров, используемых для анализа экспрессии
отдельных БНЫ генов
Праймер Последовательность 5' ^ 3' Температура отжига, °C Литературный источник
TaDHN9-A F TCAAGGAGAAGCTCCCCGGT R CTCCTTCACCTTGTCCATGAGG 64 [11]
TaDHN13 F GCGTCATGGAAAGCATCAC R GTCCAGGCAGCTTGTCCTT 62 [12, 13]
TaDHN20 F CAACACTGAGAAAAAGGGCGTC R GTATGTGGCTGTGGTGCTATGC 62 [8]
Ta_ACT F ACCTTCAGTTGCCCAGCAAT R TCGACCGCTGGCATACAAG 56-64 [20]
Статистическая обработка данных Количество целевого транскрипта рассчитывали относительно числа копий мРНК ре-ференсного гена, кодирующего первичную структуру актина, который стабильно экспрес-сируется в клетках вне зависимости от внешних воздействий на организм. Кратность изменения уровня экспрессии определенного БНЫ гена в исследуемых условиях относительно нормальных условий проводили по методу 2-ААСт, допуская, что уровень эффективности амплификации всех праймеров равен 100%, где -ААСт — изменение уровня экспрессии определенного БНЫ гена в исследуемых условиях относительно нормальных условий рассчитывали по формуле 1:
д р _ р р
ACT (н. у) = CT (DHN, н. у) — CT (ACT, н. у.f ГДе
(3)
-ДДСт = ACT (TecT) - ACT (н.у.), где
(1)
AC_ , —
т (тест) изменение уровня экспрессии определенного гена DHN относительно рефе-ренсного гена актина в исследуемых условиях;
АСт (н у) — изменение уровня экспрессии определенного гена DHN относительно рефе-ренсного гена актина в нормальных условиях.
АСт (тест) и АСт (н у) рассчитывали по формулам 2, 3:
ДС, , = С
- C
T (тест) T (DHN, тест) T (ACT, тест)
(2)
CT (DHN, тест) — пороговый цикл для определенного гена DHN в исследуемых условиях;
CT (ACT, тест) — пороговый цикл для референсного гена актина в исследуемых условиях;
CT (DHN, н. — пороговый цикл для определенного гена DHN в нормальных условиях;
CT(ACT н у) — пороговый цикл для референсного гена актина в нормальных условиях [21].
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Microsoft Excel (Microsoft Corporation, USA).
Результаты и обсуждение
Как упоминалось выше, основной вклад в засухоустойчивость вносят дегидрины, относящиеся к Kn- и Y^K^ra^ [10]. В частности, при изучении профиля экспрессии 55 дегидринов мягкой пшеницы при воздействии различных видов абиотического стресса в шести транскриптомах было показано значительное увеличение уровня экспрессии генов TaDHN9-A и TaDHN13 после 1 и 6 ч воздействия засухи. Количество транскриптов на миллион килобаз (tpm) для гена TaDHN9-A через 1 и 6 ч составило 97,6 и 1 045,1 соответственно, а для гена TaDHN13 — 49,1 и 396,7 [11]. Увеличение уровня экспрессии
гена TaDHN13 до 5 раз было показано Nasr с соавторами для египетского сорта Giza 168 через 24 ч после подвергания его засухе [12]. Также, по данным Wang с соавторами, максимальный уровень экспрессии гена TaDHN20 наблюдался в листьях проростков сорта яровой пшеницы Kehan 15, выращенных в условиях гидропоники в течение 10 дней, при их экспозиции на сухой фильтровальной бумаге при влажности 70% и слабом освещении через 48 ч [8]. Поскольку в реальных условиях растения подвергаются засухе более длительный промежуток времени, для нас представляло интерес изучение уровня экспрессии данных генов в моделируемых условиях, приближенным к реальным.
Нами было проведено исследование уровня экспрессии генов TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20 методом ПЦР в реальном времени в условиях моделирования водного дефицита у сортов мягкой пшеницы с различным уровнем засухоустойчивости. Уровень экспрессии указанных генов измеряли через 5, 10, 15 и 20 дней после прекращения полива.
Результаты изменения уровня экспрессии гена TaDHN9-A приведены на рисунке 1.
Как видно из рисунка 1, практически у всех сортов наблюдалось увеличение уровня экспрессии гена TaDHN9-A после 5, 10, 15 и 20 дней засухи. Однако, к примеру, если после 10 дней засухи статистически значимое увеличение уровня экспрессии данного гена колебалось от 3,21 для сорта Эстер до 4,14 для сорта Triso, после 15 дней — от 4,32 для сорта Эстер до 15,91 для сорта Алмакен, то после 20 дней засухи оно колебалось от 6,66 для сорта Triso до 232,13 для сорта Рассвет, что говорит о значительном увеличении уровня его экспрессии после 20 дней засухи. Также следует отметить, что наибольшее изменение уровня экспрессии гена TaDHN9-A после 20 дней засухи наблюдалось для засухоустойчивых сортов Женис, Дарья и Эстер, а также для чувствительного к засухе сорта Рассвет.
При изучении уровня экспрессии гена TaDHN13 (рис. 2) было показано статистически достоверное максимальное увеличение уровня его экспрессии для сорта Рассвет в 3,13 раза после 15 дней прекращения полива. Также статистически значимое увеличение экспрессии данного гена в 1,96 раза было зафиксировано для сорта Женис после
Рис. 1. Относительный уровень экспрессии гена TaDHN9-А у сортов яровой мягкой пшеницы в условиях действия засухи на протяжении 5, 10, 15 и 20 дней. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена TaDHN9-А у растений, не подвергающихся засухе, равен 1. Р <0,05 (*)
и Р <0,01 (**) по сравнению с контролем
Рис. 2. Относительный уровень экспрессии гена ТаБИЫ13 у сортов яровой мягкой пшеницы в условиях действия засухи на протяжении 5, 10, 15 и 20 дней. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена ТаБИЫ13 у растений, не подвергающихся засухе, равен 1. Р <0,05 (*) и Р <0,01 (**)
по сравнению с контролем
20 дней прекращения полива. Для остальных сортов было зафиксировано незначительное снижение или отсутствие изменения уровня экспрессии гена ТаБИЫ13. Возможно, более значительное увеличение уровня экспрессии данного гена происходит на более поздних сроках воздействия засухи. В связи с этим представляет интерес изучение его экспрессии, например, через 25, 30 и более дней насту-
пления засухи, особенно в сортах Женис и Рассвет, в которых было показано увеличение экспрессии гена ТаБИЫ13 через 20 и 15 дней после прекращения полива соответственно.
Исследование уровня экспрессии гена ТаВИЫ20 показало снижение уровня его экспрессии во всех изученных образцах по сравнению с контрольными образцами (рис. 3). Самый большой показатель уровня экспрессии
Рис. 3. Относительный уровень экспрессии гена ТаБИЫ20 у сортов яровой мягкой пшеницы в условиях действия засухи на протяжении 5, 10, 15 и 20 дней. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена ТаБИЫ20 у растений, не подвергающихся засухе, равен 1. Значение уровня
экспрессии достоверно при Р <0,05 (*) и Р <0,01 (**)
данного гена наблюдался для обладающего средним уровнем засухоустойчивости сорта Дарья через 10 дней засухи, но он составил 0,18 от уровня его экспрессии в контрольных образцах. Более высокий уровень экспрессии гена TaDHN20 отмечен у засухоустойчивого сорта Женис через 20 дней, однако он оказался статистически не достоверным. Отсутствие выраженных отличий в уровне экспрессии гена TaDHN20 у изученных сортов, вероятно, говорит об особенности его экспрессии в данных сортах в моделируемых нами условиях. Возможно, его экспрессия происходит на более ранних или более поздних этапах воздействия засухи, либо в более жестких условиях, как было показано Wang с соавторами [8].
Таким образом, результаты указывают, что уровень экспрессии генов TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20, относящихся к Kn типу, в сортах яровой пшеницы различается в ответ на моделирование засухи. Однако в целом наблюдалось постепенное увеличение уровня экспрессии генов TaDHN9-A и TaDHN13 у отдельных сортов по мере увеличения продолжительности моделируемого водного дефицита. При этом реакция сортов с различным уровнем засухоустойчивости не одинакова. Это подтверждает данные о том, что дегидри-ны демонстрируют многовариантную реакцию в ответ на абиотический стресс, при этом важно учитывать виды стресса, его силу и длительность, а также индивидуальную реакцию генотипов [11-13]. Так, например, показано, что уровень экспрессии гена TaDHN13 возрастает в ответ на засуху и при этом варьирует у различных видов пшеницы и двух сортов с разным уровнем чувствительности к этому абиотическому стрессу [22].
В настоящее время ведутся поиски корреляции между уровнем экспрессии отдельных генов, кодирующих дегидрины, и силой ответа на разные виды стресса, включая засуху, с целью поиска молекулярных маркеров, позволяющих упростить селекционный отбор [23]. Однако засухоустойчивость — это полигенный признак, и контролирующие его гены, в том числе и дегидрины, расположены практически на всех хромосомах. Гены TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20 являются частью всей совокупности этих генов, и анализ уровня только их экспрессии не может объяснить всех
фенотипических отличий по данному признаку. Тем не менее важно понимать вклад каждого гена для разработки стратегии геномной селекции.
Заключение
В результате исследования показано влияние засухи в моделируемых условиях на уровень экспрессии генов TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20 в шести сортах яровой пшеницы с различным уровнем засухоустойчивости. Так, было выявлено статистически значимое (P <0,05) постепенное увеличение уровня экспрессии гена TaDHN9-A от 3,40 до 82,27 для сорта Женис, от 3,21 до 55,83 для сорта Эстер, от 4,14 до 6,66 для сорта Triso после 10 и 20 дней прекращения полива соответственно. Для сортов Дарья и Рассвет было установлено статистически достоверное постепенное увеличение уровня экспрессии данного гена в 7,51 и 6,24 раза соответственно от уровня его экспрессии в контрольных образцах через 15 дней после прекращения полива, а также в 74,32 и 232,13 раза после 20 дней прекращения полива. Для сорта Алмакен наблюдалось статистически значимое незначительное постепенное снижение уровня экспрессии гена TaDHN9-A от 15,91 до 12,12 также после 15 и 20 дней прекращения полива соответственно. Статистически достоверное максимальное увеличение уровня экспрессии гена TaDHN13 в 3,13 раза было достигнуто у сорта Рассвет после 15 дней прекращения полива. У сорта Женис экспрессия данного гена возрастала до статистически значимого максимального значения в 1,96 раза после 20 дней прекращения полива. Для сорта Эстер показано статистически достоверное снижение уровня экспрессии данного гена на всем протяжении моделируемых условий засухи, для сорта Triso — через 5, 15 и 20, для сорта Дарья — через 10, для сорта Алмакен — через 5 и 10 дней и для сорта Рассвет — через 5 дней после прекращения полива. Также снижение уровня экспрессии для всех исследованных сортов на всем протяжении моделируемых условий засухи было зафиксировано и для гена TaDHN20, за исключением засухоустойчивого сорта Женис через 20 дней, снижение уровня экспрессии которого оказалось статистически не достоверно.
Таким образом, уровень экспрессии генов
TaDHN9-A, TaDHN13 и TaDHN20, относящихся к Kn типу, в сортах яровой пшеницы различается в ответ на моделирование засухи. В связи с этим представляет интерес изучение экспрессии указанных генов в совокупности с другими генами, влияющими на данный признак.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта БРФФИ Б22УЗБ-054.
Список использованных источников
1. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. fao.org. - Дата доступа: 31.07.2023.
2. Гриб, С. И. Научная кооперация по селекции яровой пшеницы для условий Беларуси и Нечерноземья России / С. И. Гриб // Весщ Нацыянальнай акадэми навук Беларусь Серыя аграрных навук. - 2013, № 3. - С. 35-39.
3. Гордей, С. И. Направления и основные результаты селекции озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) в Республике Беларусь / С. И. Гордей, И. В. Сацюк, Э. П. Урбан // Весщ Нацыянальнай акадэмп навук Беларусь Серыя аграрных навук. - 2019. - Т. 57, № 4. - С. 444-453.
4. Сельское хозяйство Республики Беларусь: Статистический буклет / Национальный статистический комитет Республики Беларусь, Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь ; редкол.: И. В. Медведева [и др.]. - Минск : Информационно-вычислительный центр Национального статистического комитета республики Беларусь, 2023. - 36 с.
5. Plant dehydrins and stress tolerance: versatile proteins for complex mechanisms / M. Hanin [et al.] // Plant Signal Behav. - 2011. - Vol. 10. -P. 1 503-1 509.
6. Graether, S. P. Disorder and function: a review of the dehydrin protein family / S. P. Graether, K. F. Boddington // Frontiers in Plant Science. - 2014. - Vol. 5. - P. 576.
7. Drought stress tolerance in wheat and barley: advances in physiology, breeding and genetics research / A. Sallam [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. - 2019. - Vol. 20, № 13. - P. 1-36.
8. Classification and expression diversification of wheat dehydrin genes / Y. Wang [et al.] // Plant Science. - 2014. - Vol. 214. - P. 113-120.
9. Close, T. J. Dehydrins: emergence of a biochemical role of a family of plantdehydration proteins / T. J. Close // Physiol. Plant. - 1996. -Vol. 97. - P. 795-803.
10. Kosova, K. Wheat and barley dehydrins under cold, drought, and salinity — what can LEA-II proteins tell us about plant stress response? / K. Kosova, P. Vitamvas, I. T. Prasil // Front. Plant Sci. - 2014. - Vol. 5. - P. 1-6.
11. Genome-wide survey of the dehydrin genes in bread wheat (Triticum aestivum L.) and its relatives: identifcation, evolution and expression profling under various abiotic stresses / Y. Hao [et al.] // BMC Genomics. - 2022. - Vol. 23, № 1.
- P. 1-18.
12. Gene expression evaluation of DHN gene in some wheat (Triticum asetivum L.) cultivars under abiotic stress / M. I. Nasr [et al.] // J. Product. & Dev. - 2015. - Vol. 20, № 2. - P. 227-237.
13. D rought stress response in wheat: physiological and molecular analysis of resistant and sensitive genotypes / P. Rampino [et al.] // Plant, Cell and Environment. - 2006. - Vol. 29.
- P. 2 143-2 152.
14. Национальный аграрный научно-образовательный центр [Электронный ресурс].
- Режим доступа: https://nasec.kz/ru/news/o-sorte-yarovoy-myagkoy-pshenicy-zhenis. - Дата доступа: 01.06.2022.
15. Агропромышленная компания КОЛОС [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.apk-kolos.ru/pshenica-jarovaja/ c296.html. - Дата доступа: 01.06.2022.
16. ООО «ДСВ-Украина» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://dsv-seeds.com. ua/ru/product/trizo. - Дата доступа: 01.06.2022.
17. Агропромышленная компания КОЛОС [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.apk-kolos.ru/pshenica-jarovaja/ c214.html. - Дата доступа: 01.06.2022.
18. Национальный аграрный научно-образовательный центр [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://nasec.kz. - Дата доступа: 01.06.2022.
19. Амунова, О. С. Исходный материал для селекции мягкой яровой пшеницы на устойчивость к неблагоприятным эдафическим факторам Волго-Вятского региона : дис. ... канд. биол. наук : 06.01.05 / О. С. Амунова. - Киров, 2017. - 157 л.
20. Assessment of candidate reference genes
for the expression studies with brassinosteroids in Lolium perenne and Triticum aestivum / B. Jurczyk [et al.] // Journal of Plant Physiology. - 2014. - Vol. 171, № 16. - P. 1 541-1 544.
21. Livak, K. J. Analysis of relative gene expression data using Real-Time Quantitative PCR and the 2-aact method / K. J. Livak, T. D. Schmittgen // Methods. - 2001. - Vol. 25, № 4. - P. 402-408.
22. Pour-Benab, S. M. Expression of dehydrin and antioxidant genes and enzymatic antioxidant
defense under drought stress in wild relatives of wheat / S. M. Pour-Benab, S. Fabriki-Ourang, A. A. Mehrabi // Biotechnology & Biotechnological Equipment. - 2019. - Vol. 33, № 1. - P. 1 063-1 073.
23. Molecular characterization of 87 functional genes in wheat diversity panel and their association with phenotypes under well-watered and water-limited conditions / M. Khalid [et al.] // Front. Plant Sci. - 2019. - Vol. 10. - P. 1-15.
A. N. Zainchkovskaya1, A. A. Famina1, F. N. Kushanov2, O. Yu. Urbanovich1
EXPRESSION OF THE TaDHN9-A, TaDHN13 AND TaDHN20 GENES IN SPRING WHEAT VARIETIES IN DROUGHT RESPONSE
1 State Scientific Institution "Institute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus" 34 F. Skorina St., 220141 Minsk, the Republic of Belarus e-mail: [email protected] 2Institute of Genetics and Experimental Plant Biology of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan 111226 Yukori-Yuz settlement, Tashkent Region, Kibray District, the Republic of Uzbekistan
The expression level of the TaDHN9-A, TaDHN13 and TaDHN20 genes encoding dehydrins was studied in the spring wheat varieties Zhenis, Ester, Triso, Daria, Almaken and Rasvet, which have different levels of drought resistance, after 5, 10, 15 and 20 days after watering stops. It was shown that the expression level of these genes related to the Kn type in spring wheat varieties varies in response to drought modeling. A gradual statistically significant increase in the expression level of the TaDHN9-A and TaDHN13 genes was observed in individual varieties as the duration of water deficiency increased. At the same time, the greatest statistically significant change in the expression level of the TaDHN9-A gene was observed after 20 days of watering cessation for the varieties Zhenis, Ester, Daria and Rassvet. When studying the expression level of the TaDHN13 gene, the greatest statistically significant increase in its expression level was shown for the Rassvet variety after 15 days of watering cessation. A decrease in the expression level of the TaDHN20 gene was noted in the studied varieties during simulated drought conditions with a high degree of confidence, with the exception of the drought-resistant variety Zhenis (in 20 days) a decrease in the expression level of which was not statistically significant.
Keywords: spring wheat, drought resistance, dehydrins, gene expression level.
Дата поступления в редакцию: 08 сентября 2023 г.
