CC BY
0ИЗУЧЕНИЕ УРОВНЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ HvGT-8, HvGT-10 И HvGT-42 У СОРТОВ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ В МОДЕЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ ХОЛОДОВОГО СТРЕССА
Государственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»
Республика Беларусь, 220141, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 34 e-mail: O.Urbanovich@igc.by
Исследован уровень экспрессии генов HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42, кодирующих белки семейства Trihelix, в сортах озимого ячменя Тереза и Нектария, обладающих различным уровнем морозостойкости, в моделируемых условиях холодового стресса. Показано статистически значимое снижение уровня экспрессии гена HvGT-8 в указанных сортах на каждом из моделируемых этапов холодового стресса, за исключением сорта Нектария при наступлении условий +4 °С. При изучении уровня экспрессии гена HvGT-10 для сорта Тереза было показано статистически значимое изменение уровня его экспрессии от снижения до 0,78 при +2 °С до увеличения в 1,40 раза при +2/-2 °С. Для сорта Нектария наблюдались статистически значимые колебания уровня экспрессии гена HvGT-10 от снижения до 0,70 при +4 °С до увеличения в 1,56 раза при +2 °С. Исследование уровня экспрессии гена HvGT-42 выявило статистически значимое увеличение уровня его экспрессии для сорта Нектария через 4 ч после наступления условий -2 °С. Экспрессия данного гена возрастала также и у сорта Тереза в 1,46 и 1,51 раза при наступлении условий +2 и -4°С соответственно. Однако при наступлении условий +4, -2 и +2/-2 °С у данного сорта наблюдалось уменьшение показателя уровня экспрессии указанного гена.
Ключевые слова: озимый ячмень, морозостойкость, семейство генов Trihelix, уровень экспрессии генов, транскрипционные факторы.
Введение
Ячмень — одна из важнейших злаковых культур в мире. Растения данного злака легко адаптируются к широкому спектру условий выращивания, а также имеют высокий потенциал продуктивности. Из-за высокого геномного разнообразия и уникальных морфологических свойств ячмень широко используется как модель для изучения различных видов абиотического стресса [1, 2].
В Республике Беларусь ячмень является основной злаковой культурой, используемой для включения в рацион сельскохозяйственных животных. По данным Национального статистического комитета (на июль 2023 г.), площади под посевами ячменя в стране последние годы занимают около 391,5 тыс. га, что составляет 15,5% от всех площадей, занятых под зерновые и зернобобовые, и 6,8% от всех посевных площадей в стране. Около 60 тыс. га из них занимает озимый ячмень. В Государственный реестр сортов, допущен-
ных к использованию по состоянию на 2023 г., включено 13 сортов озимого ячменя [3].
Холод является одним из наиболее важных абиотических стрессов, которые ограничивают производство и снижают урожайность сельскохозяйственных культур в зонах умеренного климата, к которому относится и Республика Беларусь. Поэтому важной областью исследований, в том числе и с экономической точки зрения, является изучение механизмов акклиматизации к холоду и развития морозоустойчивости, поскольку озимые зерновые должны выдерживать отрицательные температуры зимой [4]. Молекулярное исследование этого сложного мультигенного признака может помочь в ближайшем будущем вывести сорта озимых зерновых культур и ячменя в частности с высоким уровнем морозоустойчивости, что является одной из важнейших задач, стоящих перед селекционерами в настоящее время.
Рост и продуктивность растений находятся под постоянной угрозой из-за изменений окру-
жающей среды в виде биотических и абиотических стрессов. Транскрипционные факторы, играющие очень важную роль в передаче сигнала у растений в ответ на стресс, связываются со специфическими областями промотора гена и цис-действующими элементами для активации или ингибирования транскрипции [5]. У растений обнаружено более 60 семейств транскрипционных факторов, многие из которых тщательно изучены с целью оценки их физиологических функций. Одними из первых транскрипционных факторов, обнаруженных у растений, которые принимают участие в разнообразных процессах развития и реакциях на абиотический стресс, являются белки семейства Trihelix [6]. На данный момент эти ДНК-связывающие белки обнаружены только у растений [7].
Гены, кодирующие белки данного семейства, в основном изучались у двудольных растений, таких как арабидопсис, томат и хризантема, тогда как на однодольных растениях исследования практически не проводились [8]. Это семейство, известное также как GT факторы, было названо в соответствии с его консервативным ДНК-связывающим доменом, который специфически связывается с мотивом GT, светочувствительным регуляторным элементом ДНК. Структура ДНК-связывающего домена Trihelix включает три а-спирали, разделенные двумя петлями, и по последовательности аналогична ДНК-связывающим доменам Myb растений. Аминокислотные последовательности этих функциональных доменов демонстрируют высокую степень консервативности, обычно со сходством либо на N-конце, либо на С-конце. В соответствии с изменениями в их альфа-спиральном домене семейство Trihelix
было разделено на пять подсемейств, обозначаемых соответственно как I (или SH4), II (или GT-1), III (или GTy), IV (или SIP1), и V (или GT-2) [5, 9, 10].
В последние годы было показано, что белки семейства Trihelix участвуют в реакции растений на различные виды абиотического стресса (засуха, засоление, в том числе и холод) [6]. Таким образом, изучение семейства данных генов, в ответ на абиотический стресс, является актуальным вопросом в настоящее время. В связи с этим целью нашего исследования было изучение уровня экспрессии генов семейства Trihelix (HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42) у сортов озимого ячменя Тереза и Нектария, обладающих различным уровнем морозостойкости, в моделируемых условиях холодового стресса.
Материалы и методы
Растительный материал и условия выращивания растений
Объектом исследования послужили сорта озимого ячменя французской селекции Тереза и Нектария, отличающиеся по уровню морозостойкости. Так, сорт Тереза, согласно полевой оценке, обладает высоким уровнем морозоустойчивости [11], Нектария же — низким [12]. Данные образцы были переданы отделом ячменя РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» (г. Жодино). Растения высаживались в питательный торфяной грунт «ДВИНА» (ПУ «Витебскторф») в климатической камере Pol-Eko-Aparatura KK1200Fit при относительной влажности 80% и интенсивности освещения 15 000 лк. При выращивании растений был использован режим, представленный в таблице 1.
Таблица 1
Условия выращивания озимого ячменя, моделирующие прохождение заморозков
Номер этапа Условия Количество дней от посадки семян
1 16/10 °С (12 ч день/12 ч ночь) 14
2 10/4 °С (12 ч день/12 ч ночь) 38
3 4 °С (48 ч ночь) 44
4 2 °С (60 ч ночь), затем -2 °С (12 ч ночь) 48
5 5 дней 2 °С (12 ч)/-2 °С (12 ч) 55
6 -4 °С (12 ч) 56
Примечание. полужирным шрифтом выделены стадии, на которых проходило выделение РНК
Получение препаратов РНК Выделение РНК из узлов кущения растений на различных стадиях роста было осуществлено при помощи реагента для выделения суммарной РНК ExtractRNA (Евроген, Россия) 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», Беларусь) согласно протоколу, предложенному производителем. Проведение ПЦР в режиме реального времени Для проведения ПЦР в режиме реального времени использовали смесь ArtMix Color (ООО «АртБиоТех», 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 повторностями. Для проведения амплификации была использована следующая программа:
1 цикл продолжительностью 3 мин при 95 °С; 38 циклов, включающих в себя: 15 сек при 95 °С, 20 сек при температуре отжига, указанной в таблице 2, 30 сек при 72 °С.
Последовательности праймеров отдельных HvGT генов и референсного гена, кодирующего первичную последовательность актина, приведена в таблице 2.
Статистическая обработка данных
Количество целевого транскрипта рассчитывали относительно числа копий мРНК ре-ференсного гена, кодирующего первичную структуру актина, который стабильно экспрессируется в клетках вне зависимости от внешних воздействий на организм. Кратность изменения уровня экспрессии определенного HvGT гена в исследуемых условиях относительно нормальных условий проводили по методу 2—ДДСТ, допуская, что уровень эффективности амплификации всех праймеров равен 100%, где
ддст — изменение уровня экспрессии определенного HvGT гена в исследуемых условиях относительно нормальных условий рассчитывали по формуле 1:
-ДДСТ = Дст (тест) - Дст (н. Уу где (1)
ДСТ (тест) — изменение уровня экспрессии определенного HvGT гена относительно рефе-ренсного гена актина в исследуемых условиях;
ДСТ — изменение уровня экспрессии
определенного HvGT гена относительно рефе-ренсного гена актина в нормальных условиях.
ДСТ (тест) и ДСТ (н у) рассчитывали по формулам 2, 3:
ДС = С - С (2)
Т (тест) Т (ШОТ, тест) Т (АСТ, тест)
ДСТ (н. у.) = СТ (ШОТ, н. у.) — СТ (АСТ, н. уУ где (3)
Таблица 2
Нуклеотидные последовательности праймеров, используемых для анализа экспрессии
отдельных HvGT генов
Название гена Последовательность праймера, 5' ^ 3' Длина ПЦР продукта, п. н. Tm, °С
HvGT-8 F - СТТСОСССОСАТТАТСАОТ R-СТСОТТОТСАТСОТССТСТТСС 107 60
HvGT-10 F - ТОТОАОООАОСТОААСОАОС R - ОТТТООССТСТООААСТОТАТС 147 62
HvGT-42 F-ТОСАОААААСТСААООАСА R - ТСТСАТОССАТАОСАТАТСОА 94 60
HvACT F - ООСОСАОТССААОАОАООТАТС R - СААСАСАОООТОСТССТСООО 142 56—64
CT (HvGT, — пороговый цикл для опреде-
ленного HvGT гена в исследуемых условиях;
CT (ACT, тест) — пороговый цикл для референс-ного гена актина в исследуемых условиях;
CT (HvGT н .— пороговый цикл для определенного HvGT гена в нормальных условиях;
CT (ACT ну) — пороговый цикл для референсно-го гена актина в нормальных условиях [13, 14].
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Microsoft Excel (Microsoft Corporation, USA). В частности, сравнение выборок с целью выявления статистически значимых отличий между ними проводилось при помощи однофакторного дисперсионного анализа.
Результаты и обсуждение
Ранние исследования арабидопсиса показывают, что гены семейства Trihelix играют множество ролей в различных процессах развития растения [15]. В последние годы данные показали, что белки указанного семейства транскрипционных факторов участвуют в реакции растений на различные виды абиотического стресса, в том числе и холодового [16-18].
Нами было проведено исследование уровня экспрессии генов HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42 методом ПЦР в режиме реального времени в условиях моделирования холодового стресса у сортов озимого ячменя Тереза и Нектария, обладающих различным уровнем морозостойкости. Уровень экспрессии указанных генов измеряли через 4 ч после наступления соответ-
ствующего этапа моделируемых условий, выделенного в таблице 1 полужирным шрифтом.
Результаты изменения уровня экспрессии гена HvGT-8 приведены на рисунке 1. Исследование уровня экспрессии данного гена показало снижение указанного показателя в сортах Тереза и Нектария на каждом из моделируемых этапов холодового стресса по сравнению с контрольными образцами за исключением сорта Нектария при наступлении условий +4 °С (4 ч), для которого оно оказалось статистически не достоверным (рис. 1). Снижение уровня экспрессии гомологичного гена TaGT-8 также было показано J. Xiao с соавторами при анализе профилей экспрессии генов семейства Trihelix в листьях пшеницы, находящихся в условиях холодового стресса (+4 °С) [6]. При +2 и +2/-2 °С изменение уровня экспрессии гена HvGT-8 в исследуемых сортах было практически равным. Так, при +2 °С уровень экспрессии у Терезы и Нектарии составлял 0,39 и 0,45; а при +2/-2 °С — 0,38 и 0,33 соответственно. При -2 и -4 °С у устойчивого к холоду сорта Тереза наблюдалось большее снижение уровня экспрессии гена HvGT-8 по сравнению с чувствительным к холоду сортом Нектария. Для сорта Тереза значения данного показателя составили 0,26 и 0,24; для сорта Нектария — 0,51 и 0,54 соответственно от уровня его экспрессии в контрольных образцах. Наибольшее статистически значимое снижение уровня экспрессии данного гена для сорта Тереза наблюдалось через 4 ч после наступления
Рис. 1. Относительный уровень экспрессии гена HvGT-8 у сортов озимого ячменя Тереза и Нектария в моделируемых условиях холодового стресса. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена HvGT-8 у растений, не подвергающихся холодовому стрессу, равен 1. P <0,01 (**) по
сравнению с контролем
Рис. 2. Относительный уровень экспрессии гена HvGT-10 у сортов озимого ячменя Тереза и Нектария в моделируемых условиях холодового стресса. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена HvGT-10 у растений, не подвергающихся холодовому стрессу, равен 1. P <0,01 (**) по
сравнению с контролем
условий -4 °С, а для сорта Нектария — через 4 ч после наступления условий +2/-2 °С и для данных образцов оно было равным 0,24 и 0,33 при значении «1» в контрольных образцах, не подвергающихся холодовому стрессу.
При изучении уровня экспрессии гена HvGT-10 (рис. 2) для сорта Тереза было показано статистически значимое изменение уровня его экспрессии от снижения до 0,78 при +2 °С до увеличения в 1,40 раза при +2/-2 °С по сравнению с уровнем его экспрессии в контрольных образцах. Для сорта Нектария наблюдались статистически значимые колебания уровня экспрессии гена HvGT-10 от снижения до 0,70 при +4 °С до увеличения в 1,56 раза при +2 °С по сравнению с уровнем его экспрессии в контрольных образцах. Следует отметить, что при +2/-2 °С изменение уровня экспрессии данного гена, так же как и гена HvGT-8, в исследуемых сортах было практически равным. В указанных условиях было показано увеличение его экспрессии в 1,40 раза для сорта Тереза и 1,41 раза для сорта Нектария по сравнению с уровнем его экспрессии в контрольных образцах. При +2 °С для сорта Тереза наблюдалось снижение уровня экспрессии гена HvGT-10 до 0,78; в то время как для сорта Нектария — увеличение в 1,56 раза. В исследовании K. Li с соавторами было показано, что большинство генов семейства Trihelix в листьях сорго проявляли высокий уровень экспрессии после 2-часового воздействия низкой температуры (+4°С), однако
были и те, которые экспрессировались после 24-часового воздействия холодового стресса, в том числе и гомологичный ген SbTH-10 [16]. Увеличение уровня экспрессии гомологичного гена TaGT-10 было показано в вышеупомянутом исследовании J. Xiao с соавторами [6], что согласуется с данными, полученными для сорта Нектария.
Исследование уровня экспрессии гена HvGT-42 (рис. 3) показало статистически значимое увеличение указанного показателя для сорта Нектария через 4 ч после наступления условий -2 °С, которое колебалось от 1,84 раза через 4 ч после наступления условий -4 °С, и до 2,60 раза через 4 ч после наступления условий +2/-2 °С. Следует отметить, что экспрессия данного гена возрастала также и у сорта Тереза в 1,46 и 1,51 раза через 4 ч после наступления условий +2 и -4 °С соответственно. Однако при наступлении условий +4, -2 и +2/-2 °С (4 ч) у данного сорта наблюдалось уменьшение показателя уровня экспрессии гена HvGT-42, который составил 0,82; 0,72 и 0,41 при значении «1» в контрольных образцах, не подвергающихся холодовому стрессу, соответственно. Как и для гена HvGT-8, при -2 °С у устойчивого к холоду сорта Тереза наблюдалось снижение уровня экспрессии гена HvGT-42 до 0,72; в то время как для чувствительного к холоду сорта Нектария наблюдалось его увеличение в 2,18 раза. При +2/-2 °С также наблюдалось снижение уровня экспрессии гена HvGT-42 до 0,41 для сорта Тереза
Рис. 3. Относительный уровень экспрессии гена HvGT-42 у сортов озимого ячменя Тереза и Нектария в моделируемых условиях холодового стресса. На диаграмме представлены средние значения и стандартные отклонения. Уровень экспрессии гена HvGT-42 у растений, не подвергающихся холодовому стрессу, равен 1. P <0,01 (**) по
сравнению с контролем
и увеличение в 2,60 раза для сорта Нектария. Как и для сорта Нектария, увеличение уровня экспрессии гена ShCIGT, гомологичного гену HvGT-42, было показано C. Yu с соавторами при исследовании холодового стресса и засухи у томатов [19].
Таким образом, результаты показывают, что на отдельных этапах моделирования условий воздействия холодового стресса уровень экспрессии генов HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42 различается. В ходе проведенного исследования было показано уменьшение уровня экспрессии гена HvGT-8 как у устойчивого к холоду сорта Тереза, так и у чувствительного к холоду сорта Нектария. При этом при -2 и -4 °С у сорта Тереза наблюдалось большее снижение уровня экспрессии данного гена по сравнению с сортом Нектария. Различие в уровне экспрессии было установлено также и для генов HvGT-10 и HvGT-42. Однако для указанных генов было установлено снижение их уровня экспрессии у сорта Тереза и увеличение у сорта Нектария (при +2 °С для гена HvGT-10 и при -2 и +2/—2 °С для гена HvGT-42). До настоящего времени в научной литературе для ячменя не было описано влияние холодового стресса на уровень экспрессии генов семейства Trihelix. Полученные результаты говорят о возможном участии исследуемых генов в ответ на холодовой стресс и подтверждают данные о том, что гены семейства Trihelix демонстрируют многовариантную реакцию в ответ на абиотический стресс, в том числе и холодовой, при
этом важно учитывать виды стресса, а также силу и его длительность [6].
В настоящее время ведутся поиски корреляции между уровнем экспрессии отдельных генов, кодирующих семейство белков Trihelix, и силой ответа на разные виды стресса, включая морозостойкость, с целью поиска молекулярных маркеров, позволяющих упростить селекционный отбор [6]. Однако морозостойкость — это полигенный признак, и контролирующие его гены, в том числе и гены семейства Trihelix, расположены практически на всех хромосомах. Гены HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42 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 холодового стресса в моделируемых условиях на уровень экспрессии генов HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42 в сортах озимого ячменя Тереза и Нектария, обладающих различным уровнем морозостойкости. Так было выявлено статистически значимое (P <0,01) снижение уровня экспрессии гена HvGT-8 во всех изученных образцах на каждом из моделируемых этапов холодового стресса по сравнению с контрольными образцами. При наступлении условий +2 °С (4 ч) и +2/-2 °С (4 ч) уровень его
экспрессии у данных сортов оказался практически равным, в то время как при -2 и -4 °С у устойчивого к холоду сорта Тереза наблюдалось большее снижение уровня экспрессии данного гена по сравнению с чувствительным к холоду сортом Нектария. Самый низкий показатель уровня экспрессии гена HvGT-8 для сорта Тереза наблюдался через 4 ч после наступления условий -4 °С, и для данного образца он составил 0,24; а для сорта Нектария — через 4 ч после наступления условий +2/-2 °С и составил 0,33 при значении «1» в контрольных образцах, не подвергающихся холодовому стрессу. При изучении уровня экспрессии гена HvGT-10 для сорта Тереза было показано статистически значимое изменение уровня его экспрессии от снижения до 0,78 при +2 °С до увеличения в 1,40 раза при +2/-2 °С, а для сорта Нектария — от снижения до 0,70 при +4 °С до увеличения в 1,56 раза при +2 °С по сравнению с уровнем его экспрессии в контрольных образцах. Показано наибольшее статистически значимое увеличение уровня экспрессии гена HvGT-42 для сорта Тереза в 1,51 раза при -4 °С и для сорта Нектария в 2,60 раза при +2/-2 °С. Для сорта Тереза также было показано статистически достоверное снижение уровня экспрессии указанного гена при +4, -2 и +2/-2 °С (4 ч) до 0,82, 0,72 и 0,41 при значении «1» в контрольных образцах, не подвергающихся холодовому стрессу, соответственно.
Таким образом, уровень экспрессии генов HvGT-8, HvGT-10 и HvGT-42, в сортах озимого ячменя различается в ответ на моделирование холодового стресса. В связи с этим представляет интерес изучение экспрессии указанных генов в совокупности с другими генами, влияющими на данный признак.
Список использованных источников
1. Озимый ячмень: основные элементы агротехники / А. А. Зубкович [и др.] // Земледелие и защита растений. Наука — производству. Озимые зерновые культуры: совершенствование технологии возделывания. - 2018. - № 4. - P. 23-26.
2. New insights on key genes involved in drought stress response of barley: gene networks reconstruction, hub, and promoter analysis / M. J. Seyedeh [et al.] // J Genet Eng Biotechnol.
- 2021. - Vol. 19, № 2. - P. 1-12.
3. 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.
4. Transgenic barley lines prove the involvement of TaCBF14 and TaCBF15 in the cold acclimation process and in frost tolerance / A. Soltesz [et al.] // Journal of Experimental Botany. - 2013. -Vol. 64, № 7. - P. 1 849-1 862.
5. Transcriptome-wide identification and expression profiling analysis of Chrysanthemum trihelix transcription factors / A. Song [et al.] // Int. J. Mol. Sci. - 2016. - Vol. 17, № 198. -P. 1-13.
6. Genome-wide identification and expression profiling of trihelix gene family under abiotic stresses in wheat / J. Xiao [et al.] // BMC Genomics. - 2019. - Vol. 2, № 287. - P. 1-12.
7. Repression of seed maturation genes by a Trihelix transcriptional repressor in Arabidopsis seedlings / M.-J. Gao [et al.] // The Plant Cell. -2009. - Vol. 21. - P. 54-71.
8. Genome-wide characterization and identification of Trihelix transcription factor and expression profiling in response to abiotic stresses in rice (Oryza sativa L.) / J. Li [et al.] // Int J Mol Sci. - 2019. - Vol. 20, № 251. - P. 1-24.
9. Genomic, expressional, protein-protein interactional analysis of Trihelix transcription factor genes in Setaria italia and inference of their evolutionary trajectory / Z. Wang [et al.] // BMC Genomics. - 2018. - Vol. 19, № 665. - P. 1-12.
10. Comparison of Trihelix transcription factors between wheat and Brachypodium distachyon at genome-wide / C. Wang [et al.] // BMC Genomics. - 2019. - Vol. 20, № 142. -P. 1-14.
11. АгроСборник.Ру [Электронный ресурс].
- Режим доступа: https://agrosbornik.ru/sorta-ya chmmenia/44-2011-11-06-17-20-35/581-2011-11 -08-19-43-58.html. - Дата доступа: 09.01.2024.
12. Winter barley variety trial / H. Darby [et al.] // Northwest Crops & Soils Program. - 2014. -Vol. 179. - P. 1-9.
13. Livak, K. J. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR
and the 2(-Delta Delta C(T)) Method / K. J. Livak, T. D. Schmittgen // Methods. - 2001. - Vol. 25, № 4. - P. 402-408.
14. Guide to performing relative quantitation of gene expression using real-time quantitative PCR / Applied Biosystems, 2008. - 70 p.
15. Is there a role for trihelix transcription factors in embryo maturation? / M. S. Barr [et al.] // Plant Signal Behav. - 2012. - Vol. 7, № 2. -P. 205-209.
16. Genome-wide identification and expression profile analysis of trihelix transcription factor family genes in response to abiotic stress in sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] / K. Li [et al.] // BMC Genomics. - 2021. - Vol. 22,
№ 738. - P. 1-17.
17. Identification and analysis of differentially expressed trihelix genes in maize (Zea mays) under abiotic stresses / D. Zhao [et al.] // PeerJ. -2023. - Vol. 11. - P. 1-20.
18. Genome-wide identification, phylogenetic analysis, and expression profiles of trihelix transcription factor family genes in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under abiotic stress conditions / K. Li [et al.] // BMC Genomics. -2022. - Vol. 23, № 499. - P. 1-19.
19. ShCIGT, a Trihelix family gene, mediates cold and drought tolerance by interacting with SnRK1 in tomato / C. Yu [et al.] // Plant Sci. -2018. - Vol. 270. - P. 140-149.
A. N. Zainchkovskaya, A. A. Famina, O. Yu. Urbanovich
STUDY OF THE EXPRESSION LEVEL OF THE HvGT-8, HvGT-10 AND HvGT-42 GENES IN WINTER BARLEY VARIETIES UNDER SIMULATED
COLD STRESS CONDITIONS
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: O.Urbanovich@igc.by
The expression level of the genes HvGT-8, HvGT-10 and HvGT-42, encoding proteins of the Trihelix family, was studied in the winter barley varieties Teresa and Nevada, which have different levels of frost resistance under simulated cold stress conditions. A statistically significant decrease in the expression level of the HvGT-8 gene in these varieties was shown at each of the simulated stages of cold stress, with the exception of the Nevada variety when conditions reached +4°C. When studying the expression level of the HvGT-10 gene for the Teresa variety, a statistically significant change in its expression level was shown from a decrease to 0.78 at +2C to an increase by 1.40 times at +2C/-2C. For the Nectaria variety, statistically significant fluctuations in the expression level of the HvGT-10 gene were observed from a decrease to 0.70 at +4C to an increase by 1.56 times at +2C. The study of the expression level of the HvGT-42 gene revealed a statistically significant increase in its expression level for the Nectaria variety in 4 hours after the onset of conditions -2°С. The expression of this gene also increased in the Teresa variety by 1.46 and 1.51 times under conditions of +2C and -4°C respectively. However, upon the onset of conditions +4C, -2°C and +2°C/-2°C, a decrease in the expression level of the specified gene was observed in this variety.
Keywords: winter barley, frost resistance, Trihelix gene family, gene expression level, transcription factors.
Дата поступления в редакцию: 01 февраля 2024 г.
