자연에서 식물은 가뭄, 더위, 추위, 영양 결핍, 토양의 과도한 염분 또는 독성 금속과 같은 불리한 비생물적 환경 조건으로 인해 끊임없이 어려움을 겪습니다. 이러한 비생물적 스트레스는 전 세계적으로 경작지의 사용을 제한하고 작물 생산성에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 식물이 어떻게 스트레스 신호를 감지하고 불리한 환경 조건에 적응하는지 이해하는 것은 글로벌 식량 안보에 매우 중요합니다.

전사체는 비생물적 스트레스 연구에 매우 일반적으로 사용됩니다. 다양한 스트레스 메커니즘에는 차이가 있지만 전사체 기술을 사용하는 연구 아이디어는 일반적으로 유사합니다. 저항성 차이의 조절 메커니즘을 탐구하는 것입니다.

기사 제목: 전사 프로파일링은 wucai(Brassica campestris L.)의 온도 스트레스 동안 유전자 조절 및 신호 전달 경로의 변화를 보여줍니다.

출판물: BMC Genomics

게재일 : 2021년 9월

연구 내용 : 저온(LT)군, 고온군(HT), 대조군을 설정하여 온도에 따른 유채의 반응 메커니즘을 탐색하였다.

결과:

(1) 전사체 연구에 따르면 대조군과 비교하여 HT와 LT에서 차별적으로 발현된 유전자의 수는 각각 10702개와 7267개였다.

(2) 온도에 반응하는 다채로운 유채의 핵심 유전자를 추가로 연구하기 위해. GO 및 KEGG 주석은 차동 유전자에 대해 수행되었으며, 그 결과 광합성 및 광합성 안테나 단백질 경로가 다채로운 유채의 온도 반응 메커니즘에 매우 중요하다는 것을 보여주었습니다. 또한 고온 완화는 광합성 경로에서 중요한 유전자의 발현을 크게 제한하는 반면, 저온은 이 경로에서 일부 핵심 유전자의 발현을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 요약하면, 다채로운 묘목은 고온 조건보다 저온 조건에서 더 나은 광합성 성능을 나타냅니다.

위 결과를 바탕으로 연구에서는 저온 스트레스 하에서 식물이 광합성 유전자의 발현을 상향 조절하여 내한성이 더 높아진다고 추측합니다. 반대로, 고온 스트레스는 주요 유전자의 발현을 억제하고 식물의 자기 조절 능력을 약화시킵니다.

기사 제목: 가뭄 스트레스를 받는 쌀의 번식 단계 중 품종 특이적 전사체 축적

출판: Physiol Plant

출판 날짜: 2021년 10월

연구 내용: 가뭄 처리를 받은 N22(가뭄 저항성) 식물과 IR64(가뭄 민감성) 식물의 출수 단계 조직(잎, 꽃 및 뿌리)의 전사체 서열 분석 및 비교 분석.

결과:

(1) N22에서 차별적으로 발현되는 유전자의 수가 IR64의 거의 두 배인 것으로 나타났습니다. 차별적으로 발현되는 많은 유전자가 가뭄 관련 QTL에 매핑되었습니다. 이러한 QTL은 곡물 수확량 및 가뭄 내성에 관여하며 가뭄 내성 및 주요 가뭄 관련 식물 특성과도 관련이 있습니다.

(2) ***차등 유전자의 발현 분석을 통해 가뭄 스트레스에 관여하는 것으로 알려진 몇 가지 주요 유전자가 밝혀졌습니다. 동시에, 유사한 가뭄 조건에서 두 벼 품종에서 완전히 반대되는 조절 패턴을 나타내는 1366개의 차등 유전자가 발견되었습니다.

(3) 이러한 품종별 차등 유전자는 1,300개 이상의 유전자와 상호 작용하는 것으로 밝혀졌습니다.

여기에는 다른 품종별 차등 유전자와 상호작용하는 32개의 유전자가 포함되었습니다. 또한 두 벼 품종 간에는 이들 유전자의 프로모터 영역에 서열 차이가 있습니다. 이는 식물의 가뭄 저항성 발달에 대한 전사 조절의 차이가 중요함을 보여줍니다. 서열 기반 변이(프로모터)는 독특한 품종 특이적 전사 행동을 부분적으로 설명할 수 있습니다.

기사 제목: 염 스트레스 하에서 벼 종자 개발의 전사 변화는 종자 품질 조작 목표를 제안합니다.

출판: Front Plant Sci

출판 날짜: 2021년 12월 2017

연구 내용: 이 글은 소금 스트레스 하에서 벼 종자의 품질 변화를 일반 토지 재배와 비교하여 소금에서 재배한 자포니카 벼 삼광 종자의 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등을 조사합니다. 풍부한 지역 광물 축적이 크게 증가하고 수확량이 감소하며 헤딩이 지연되고 곡물 중량이 감소합니다. 따라서 우리는 RNA-seq 기술을 사용하여 고염분 토양과 일반 토양에서 자란 종자의 전사체 분석을 수행했습니다.

결과:

(1) GO 농축 분석 결과 상향 조절된 유전자는 아미노산, 리그닌, 다당류, 키틴 등 생체분자의 대사 및 스트레스와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 응답.

(2) 대사 경로 분석을 통해 상향 조절된 유전자는 아브시스산과 멜라토닌의 생합성 경로뿐만 아니라 트레할로스, 라피노스, 말토스 간의 관계와 생태학적 스트레스에도 관여하는 것으로 나타났습니다.

(3) 염분 스트레스 하에서 종자 발달에서 상향 조절되는 전사 인자에는 bHLH, MYB 및 열 충격 단백질이 포함됩니다.

이들은 종자 품질의 잠재적인 조절제로 사용될 수 있습니다. 염분 스트레스를 받고 있습니다. 이 연구의 목적은 염 스트레스 하에서 종자 반응 메커니즘과 종자 품질 저하 사이의 관계를 설명하기 위한 유용한 참고 자료를 제공하고 염 스트레스 하에서 종자 품질을 향상시키기 위한 잠재적인 전략을 제공하는 것입니다.

기사 제목: 생리학적 및 전사체 분석을 통해 알팔파(MedicagosativaL.)의 알칼리성 스트레스에 대한 품종별 반응에 대한 새로운 통찰력이 드러났습니다.

출판물: Ecotox Environ Safe

게시 날짜: 2021년 11월

연구 내용: 이 연구에서는 생리학적 및 전사체 분석을 위해 알칼리성 조건에 대해 서로 다른 민감도를 갖는 두 가지 자주개자리 품종을 사용했습니다. 알칼리 민감품종인 알곤퀸(AG)의 엽록소 함량과 지상생체중은 알칼리 처리 후 급격하게 감소한 반면, 알칼리 내성 품종인 공농1호(GN)는 비교적 안정적인 생육과 엽록소 함량을 유지하였다.

결과:

(1) 생리학적 분석에 따르면 AG와 비교하여 GN은 알칼리성 조건인 ca/Mg/Na 이온에서 Ca/Mg 이온 함량이 더 높습니다. 가용성 당에 대한 아미노산의 비율과 퍼옥시다제(POD) 및 카탈라제(CAT)의 활성이 감소합니다.

(2) 전사체 분석을 통해 두 품종 사이에 세 가지 유형의 알칼리 반응성 차별적으로 발현된 유전자가 확인되었습니다. 48개 유전자는 두 품종(CAR)에서 공통적으로 유도되었고 574개 유전자는 내성 품종(TAR)에서 나왔습니다. ), 민감한 품종(SAR)의 493개 유전자.

(3) GO 및 KEGG 분석에 따르면 CAR 유전자는 주로 페닐프로파노이드 생합성, 지질 대사, DNA 복제 및 복구에 관여하며 TAR 유전자는 대사 경로, 2차 대사산물 합성에서 중요한 역할을 합니다. 및 MAPK 신호전달 경로, 플라보노이드 및 아미노산의 생합성이 풍부하며, SAR 유전자는 특히 비타민 B6 대사가 풍부합니다.

이번 연구는 알팔파의 알칼리 내성 메커니즘 연구에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

환경 스트레스를 견디기 위해 식물은 적시에 환경에 대응하고 적응할 수 있도록 상호 연결된 규제 경로를 발전시켜 왔습니다. 비생물적 스트레스 조건은 식물 생리학의 여러 측면에 영향을 미치며 세포 과정에 광범위한 변화를 일으킵니다. 비생물적 스트레스 이후 식물 저항 메커니즘에 대한 연구는 후속 육종에 매우 중요합니다. 스트레스 연구는 종종 "스트레스" 환경을 구축하고, "차별화된 형질"을 찾고, "차별화된 변화"를 탐색하는 형태로 수행됩니다. 이는 일반적으로 생리학적 지표의 차이를 기반으로 식물의 스트레스 저항성을 연구하기 위한 생리학적 실험과 결합됩니다. 전사 조절 수준에서 스트레스 저항성에 대한 핵심 노드나 유전자를 찾아 후속 연구를 수행할 예정이다.

참고 자료:

1. Yuan, Lingyun 외. "전사 프로파일링은 wucai(Brassica campestris L.)의 온도 스트레스 동안 유전자 조절 및 신호 전달 경로의 변화를 보여줍니다." BMC genomics *vol. 22, 1 687. 2021년 9월 22일, doi: 10.1186/s12864-021-07981-9

2. Gour, Pratibha et al. in drought-stressed rice." Physiologia plantarum, 10.1111/ppl.13585. 15 Oct. 2021, doi: 10.1111/ppl.13585

3. 이춘석 외. "발육 중인 쌀의 전사 변화 Seeds Under Salt Stress는 종자 품질을 조작하기 위한 목표를 제안합니다." Frontiers in plant science vol. 12 748273. 8 Nov. 2021, doi: 10.3389/fpls.2021.748273

4. Wei, Tian-Jiao 외 " 생리학적 및 전사체 분석을 통해 알팔파(Medicago sativa L.)의 알칼리성 스트레스에 대한 품종별 반응에 대한 새로운 통찰력이 드러났습니다." 생태독성학 및 환경 안전, vol. 228 113017. 2021년 11월 22일, doi: 10.1016/j.ecoenv .2021.113017

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