Căng Thẳng Muối Gây Ra Phản Ứng miRNA Phức Tạp Ở Cây Củ Cải Đường (Beta vulgaris L.)

Sugar Tech - Trang 1-9 - 2023
Ziqiang Zhang1, Zengjuan Fu1, Wenjin Chen1, Liang Wang1, Shangmin Zhao1, E Yuanyuan1, Hui Zhang1, Bizhou Zhang1, Mengyuan Sun1, Wenzhe Zheng1, Jing Dong2, Zhiqi Zhang3, Zhihui Ning4, Xiaodong Li1, Huizhong Zhang1
1Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot, China
2Wuhai Agriculture and Animal Husbandry Bureau, Wuhai, China
3Inner Mongolia Hydrology and Water Resources Center, Hohhot, China
4Duolun County People’s Government, Xilin Gol League, China

Tóm tắt

Mặc dù củ cải đường có khả năng chịu mặn cao, nhưng số lượng và đặc điểm của các miRNA cùng với ảnh hưởng tiềm tàng của chúng đối với phản ứng dưới áp lực muối vẫn còn chưa rõ ràng. Lá của giống củ cải đường "N98122" đã được sử dụng để giải trình tự miRNA tại 0, 2.5, 7.5, và 16 giờ. Kết quả cho thấy các RNA nhỏ có độ dài 21 nt có nồng độ cao nhất, tiếp theo là những RNA có độ dài 22 và 23 nt. Tổng cộng, 654 miRNA khác biệt, bao gồm 24 miRNA đã biết và 630 miRNA mới, được xác định từ các cây giống được xử lý với NaCl trong 0, 2.5, 7.5, và 16 giờ. Trong số 24 miRNA đã biết, 17 miRNA cho thấy biểu hiện giảm, bao gồm miR159, miR166, miR1873, miR319, miR3626, miR3699, và miR397, trong khi bảy miRNA cho thấy biểu hiện tăng, bao gồm miR156, miR3630, miR481, miR4995, miR5369, miR536, và miR6173. GRF, HKT, PAGR, SDK, Eps1511, VPS, PAN, 1-Sep, CFDP, DRG, DET, IFRD, PSA, mfsd và ANTR đã được xác định là các gen mục tiêu của các miRNA biểu hiện khác biệt. Kết quả của nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về các miRNA phản ứng với điều kiện muối, và kiến thức này có thể có ích trong việc nâng cao khả năng chịu mặn của củ cải đường.

Từ khóa

#miRNA #củ cải đường #căng thẳng muối #biểu hiện gen #phản ứng sinh học

Tài liệu tham khảo

Bartel, D.P. 2004. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell 116: 281–297. Burchett, S.A., P. Flanary, C. Aston, L.X. Jiang, K.H. Young, P. Uetz, S. Fields, and H.G. Dohlman. 2002. Regulation of stress response signaling by the N-terminal dishevelled/EGL-10/Pleckstrin domain of Sst2, a regulator of G protein signaling in saccharomyces cerevisiae. Journal of Biological Chemistry 277: 22156–22167. Chen, X.B., Z.L. Zhang, D.M. Liu, K. Zhang, A.L. Li, and L. Mao. 2010. SQUAMOSA Promoter-Binding Protein-Like transcription factors: Star players for plant growth and development. Journal of Integrative Plant Biology 52: 946–951. Dong, B., H.B. Wang, A.P. Song, T. Liu, Y. Chen, W.M. Fang, S.M. Chen, F.D. Chen, Z.Y. Guan, and J.F. Jiang. 2016. miRNAs are involved in determining the improved vigor of autotetrapoid chrysanthemum nankingense. Frontiers in Plant Science, 7. Fu, C., Y.G. Sun, and G.R. Fu. 2013. Advances of salt tolerance mechanism in hylophyate plants. Biotechnology Bulletin 1: 1–7. Frazier, T.P., G.L. Sun, C.E. Burklew, and B.H. Zhang. 2011. Salt and drought stresses induce the aberrant expression of microRNA genes in tobacco. Molecular Biotechnology 49: 159–165. Gu, X., C.M. Ren, B. Liu, J. Li, L. Yang, and J.T. Zhao. 2016. Research on renovation and utilization of saline-alkali land. Heilongjiang Agricultural Sciences 4: 35–38. Hossain, M.S., A.I. ElSayed, M. Moore, and Karl-Josef. Dietz. 2017. Redox and reactive oxygen species network in acclimation for salinity tolerance in sugar beet. Journal of Experimental Botany 68: 1283–1298. Hu, Y., J.C. Han, and Y. Zhang. 2015. Summary of saline alkali land improvement techniques. Shanxi Jorunal of Agricultural Sciences 61: 67–71. Khraiwesh, B., J.K. Zhu, and J.H. Zhu. 2012. Role of miRNAs and siRNAs in biotic and abiotic stress responses of plants. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms 1819: 137–148. Kitazumi, A., Y. Kawahara, T.S. Onda, D.D. Koeyer, and B.G. De Los Reyes. 2015. Implications of miR166 and miR159 induction to the basal response mechanisms of an andigena potato ( Solanum tuberosum subsp. andigena ) to salinity stress, predicted from network models in Arabidopsis. Edited by S. Cloutier. Genome 58: 13–24. Kong, T., D.S. Zhang, H. Xu, and L.H. Wang. 2014. Microbial ecological characteristics of alkaline-saline lands and its amelioration process: A review. Soils 46: 581–588. Kuang, L.H., Q.F. Shen, L.Y. Wu, J.H. Yu, L.B. Fu, D.Z. Wu, and G.P. Zhang. 2019. Identification of microRNAs responding to salt stress in barley by high-throughput sequencing and degradome analysis. Environmental and Experimental Botany 160: 59–70. Leung, A.K.L., and P.A. Sharp. 2010. MicroRNA functions in stress responses. Molecular Cell 40: 205–215. Li, H.Y., G.Z. Xu, C. Yang, L. Yang, and Z.C. Liang. 2019. Genome-wide identification and expression analysis of HKT transcription factor under salt stress in nine plant species. Ecotoxicology and Environmental Safety 171: 435–442. Li, M.Y., L.C. Ren, Z. Zou, W. Hu, S.H. Xiao, X.L. Yang, Z.H. Ding, Y. Yan, W.W. Tie, J.H. Yang, and A.P. Guo. 2021. Identification and expression analyses of the special 14–3-3 gene family in papaya and its involvement in fruit development, ripening, and abiotic stress responses. Biochemical Genetics 59: 1599–1616. Liu, Y.R., D.Y. Li, J.P. Yan, K.X. Wang, H. Luo, and W.J. Zhang. 2019. MiR319 mediated salt tolerance by ethylene. Plant Biotechnology Journal 17: 2370–2383. Livak, K.J., and T.D. Schmittgen. 2001. Analysis of relative gene expression data using Real-Time Quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods 25: 402–408. López-Galiano, M.J., I. López-Galiano, A.I. González-Hernández, G. Camañes, B. Vicedo, M.D. Real, and C. Rausell. 2019. Expression of miR159 is altered in tomato plants undergoing drought stress. Plants 8: 201–209. Lv, X., H. Xu, L. Li, and Y.T. Zhao. 2012. Agricultural sustainable utilization and evaluation of saline-alkali land. Soils 44: 203–207. Ning, L.H., W.K. Du, H.N. Song, H.B. Shao, W.C. Qi, M.S.A. Sheteiwy, and D.Y. Yu. 2019. Identification of responsive miRNAs involved in combination stresses of phosphate starvation and salt stress in soybean root. Environmental and Experimental Botany 167: 103823. Rajagopalan, R., H. Vaucheret, J. Trejo, and D.P. Bartel. 2006. A diverse and evolutionarily fluid set of microRNAs in Arabidopsis thaliana. Genes and Development 20: 3407–3425. Shan, T., R. Fu, Y. Xie, Q. Chen, Y. Wang, Zh. Li, X. Song, P. Li, and B. Wang. 2020. Regulatory mechanism of maize (Zea mays L.) miR164 in salt stress response. Russian Journal of Genetics 56: 835–842. Wang, M., Q.L. Wang, and B.H. Zhang. 2013. Response of miRNAs and their targets to salt and drought stresses in cotton (Gossypium hirsutum L.). Gene 530: 26–32. Wang, Y., T. Zhou, C.P. Yue, J.Y. Huang, and Y.P. Hua. 2022. Identification of miRNAs and their target genes in response to salt stress in Brassica napus. Chinese Journal of Oil Crop Sciences 44: 103–115. Wei, L.Q., L.F. Yan, and T. Wang. 2011. Deep sequencing on genome-wide scale reveals the unique composition and expression patterns of microRNAs in developing pollen of Oryza sativa. Genome Biology 12: R53. Wu, G.Q., R.J. Feng, S.J. Li, C.M. Wang, Q. Jiao, and H.L. Liu. 2017. Effects of salt treatments on growth and osmoregulatory substance accumulation in sugar beet (Beta vulgaris). Acta Prataculturae Sinica 26: 169–177. Xia, J., X.Q. Wang, Y.K. Pierre-François Perroud, R. Quatrano. He, and W.X. Zhang. 2016. Endogenous small-noncoding RNAs and potential functions in desiccation tolerance in physcomitrella patens. Scientific Reports 6: 30118. Yang, L., C.Q. Ma, L.L. Wang, S.X. Chen, and H.Y. Li. 2012. Salt stress induced proteome and transcriptome changes in sugar beet monosomic addition line M14. Journal of Plant Physiology 169: 839–850. Zhang, Z.Q., C. Bai, H.Z. Zhang, X.D. Li, Z.J. Fu, S.M. Zhao, and Y.Y. E, H. Zhang, L. Wang and B.Z. Zhang. 2020. Ecaluation and screening of salt tolerance of sugar beet germplasm resources at seedling stage. Chinese Agricultural Science Bulletin 36: 23–28.