Открытие 2586 генов-сирот в Rosa chinensis раскрывает адаптацию к стрессу и развитие цветка

Гены-сироты, встречающиеся только в определённых линиях, являются ключевыми драйверами новых функций и фенотипических признаков. Это открытие закладывает основу для понимания того, как розы процветают в условиях экологических проблем.

Исследование, опубликованное в Tropical Plants 23 октября 2024 года, имеет важное значение для селекции роз и садоводства.

Учёные использовали анализ BLASTP и различные геномные базы данных для идентификации генов-сирот (OGs) у Rosa chinensis. Они проанализировали 36 377 белок-кодирующих генов из генома розы и сравнили их с родственными видами. Поэтапный процесс скрининга по нескольким базам данных позволил отфильтровать не-сиротские гены (NOGs), в результате чего было идентифицировано 2586 OGs, что составляет 7,11% генома.

Сравнительный анализ показал, что OGs были значительно меньше по размеру гена и белка, имели меньше экзонов, более низкое содержание GC и более высокую изоэлектрическую точку. 2560 OGs были распределены по семи хромосомам с более высокой плотностью вблизи теломер, что указывает на отсутствие сильной хромосомной предпочтительности.

Анализ субклеточной локализации показал, что OGs в основном расположены во внеклеточном пространстве, хлоропластах и ядре. Анализ дупликации генов выявил, что около 10,6% OGs произошли от дупликации генов, в основном за счёт диспергированной дупликации. Профилирование экспрессии продемонстрировало, что OGs преимущественно экспрессировались в репродуктивных тканях, особенно в тычинке и завязи пестика, что предполагает их роль в размножении.

С помощью взвешенного анализа коэкспрессируемых генов (WGCNA) были идентифицированы пять модулей коэкспрессируемых генов, участвующих в ключевых биологических процессах, таких как фотосинтез и гормональная сигнализация. Кроме того, 107 OGs реагировали как на солевой, так и на засуховый стресс, что подчёркивает их потенциальную роль в адаптации к окружающей среде.

По словам старшего исследователя, доктора Цзянь Мао: «Наше исследование представляет собой первую систематическую идентификацию генов-сирот у Rosa chinensis и даёт ценные ключи к пониманию того, как эти гены способствуют устойчивости к стрессу и развитию цветка. Эти данные будут иметь решающее значение для будущих исследований по селекции и выращиванию роз».

Идентификация 2586 OGs у R. chinensis открывает новые пути для исследования уникальных генетических особенностей, позволяющих розам адаптироваться и процветать. Это исследование предоставляет ценный геномный ресурс для будущих усилий, направленных на улучшение выращивания роз и их устойчивости.