Профилирование метаболома у средневолокнистых сортов вида Gossypium hirsutum L. при водном стрессе
Метаболомика - как направление молекулярно-генетических исследований. Исследовано изменение профилей метаболома под контролем и при дефиците воды с различными поливными схемами у двух сортов хлопчатника - Ишонч и Тошкент-6. Оценка результатов анализа.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.07.2018 |
| Размер файла | 336,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Профилирование метаболома у средневолокнистых сортов вида Gossypium hirsutum L. при водном стрессе
Бозоров Тахир Ахмадович / Bozorov Takhir - старший научный сотрудник;
Усманов Рустам Махмудович / Usmanov Rustam - доктор биологических наук, старший научный сотрудник;
Набиев Сайдигани Мухторович / Nabiev Saydigani - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник;
Шавкиев Жалолиддин Шамсутдинович / Shavkiev Zhaloliddin - младший научный сотрудник;
Аннотация: было исследовано изменение профилей метаболома под контролем и при дефиците воды с различными поливными схемами у двух сортов хлопчатника - Ишонч и Тошкент-6. Многомерный статистический анализ показал, что профиль метаболома сорта Ишонч перешел на вторичный метаболитный профиль в условиях дефицита воды, в то время не было никаких различий в профилях метаболома у Тошкента-6 между контролем и условиях дефицита воды.
Metabolome profiling during water deficiency in medium-fiber cotton varieties of Gossypium hirsutum L. species. Bozorov T., Usmanov R., Nabiev S., Shavkiev J., Khamdullaev Sh.
Abstract: it was investigated changes in metabolome profiles during control and water deficiency with different created watering schemes in two cotton varieties- Ishonch and Tоshkent-6. Multivariate statistical analysis showed that metabolome profile of Ishonch switched to secondary metabolite profile under water deficiency while no differences in metabolome profiles in Tоshkent-6 between control and water deficiency conditions.
Ключевые слова: хлопчатник, сорт, водный стресс, кластерный анализ, метаболомика. Keywords: cotton, variety, water stress, cluster analysis, metabolomics.
Абиотические стрессы окружающей среды очень разнообразны (засуха, засоление, высокие, температуры и т. д.), которые наряду с другими географическими зонами, сконцентрированы и в регионе Центральной Азии [1]. Среди абиотических стрессов, засуха очень распространена и усиливается год за годом во всем мире [2]. Выявление адаптивных по засухе линий и сортов сельскохозяйственных культур является очень важной и наиболее актуальной проблемой генетико-селекционных исследований. В этом плане, использование аналитико-химических подходов остается мало используемым и плохо изученным направлением селекции.
Метаболомика - как новое направление молекулярно-генетических исследований, основанное на качественном и количественном анализе метаболитов для выявления изменения в разных этапах развития организма или изменения при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды.
В данной работе нами были использованы два сорта средневолокнистого хлопчатника с альтернативной толерантностью к дефициту почвенной влаги, а именно сорт Ишонч (как устойчивый) и Тошкент-6 (как неустойчивый), которые были выращены в условиях различного поливного режима. Схема орошения 1-2-1. которая является общепринятой для возделывания хлопчатника, взята как контрольный вариант. Водный дефицит создавали по схемам орошения 1-1-1, 1-1-0 и 1-0-0. Для выделения общих метаболитов были собраны листья в присутствии жидкого азота. Собранный материал был гомогенизирован и затем общие метаболиты были выделены с использованием 50 мМ ацетатного буфера (40 мМ уксусная кислота, 44 мМ ацетат аммония, рН 4.8) [3]. Для определения масс спектров метаболитов, выделенных из разных вариантов водоснабжения, был использован масс-спектрометр типа Agilent Quadroploe LC-MS. Первичные данные были обработаны с помощью компьютерной R-программы с использованием скрипта XCMS [4], которая показало наличие более 340 метаболитных ионов с различными концентрациями. Из-за большой вариации, данные были нормализированы с 0.75 перцентиль, затем были отшкалированы по Парето и проведена логарифмическая (log2) трансформация. метаболом хлопчатник сорт поливной
Нормализированные данные были подвергнуты различным мультивариационным анализам, таким как, анализ главных компонентов (АГК), группирование или кластирование, группирование с использованием дендрограмм для выявления различия метаболома растений сортов хлопчатника.
Это подтверждает, что сорт Ишонч по своему свойству действительно является засухоустойчивым, чем Тошкент-6. При недостатке поливной воды ответная реакция у сорта Ишонч происходит путем выработки новых вторичных метаболитов, что не наблюдается у сорта Тошкент-6. В дополнении к этому, кластерный анализ метаболитов также указывает на отдельное сгруппирование профиля метаболитов у сорта Ишонч в контроле и при водном дефиците, тогда как у сорта Тошкент-6 метаболиты находятся в одной группе (Рис. 1).
Рис. 1. Анализ метаболомного профилирования и кластрирования метаболитов и сортов Ишонч и Тошкент-6 при водном дефиците поливной воды
Следует отметить, что сорт Ишонч был выведен путем гибридизации межвидовой линии Л-27 (Gossypium hirsutum L. x G. barbadense L.) с сортом Тошкент-6, который в свою очередь создан на основе внутривидовой (G. hirsutum L.) гибридизации (С-4227 х G. hirsutum L.ssp. mexicanum)xС-4227. По видимому, присутствие в гибридизации сравнительно устойчивого к дефициту воды вида G. barbadense L.способствовало появлению свойства засухоустойчивости у сорта Ишонч [5].
Таким образом, наряду с другими методами, вышеуказанный аналитический подход может быть использован при проведении исследований по поиску засухоустойчивых форм хлопчатника.
Литература
1. Degenhardt B, Gimmler H. Cell wall adaptations to multiple environmental stresses in maize roots. J Exp Bot , 2000. 51:595-603.
2. Agrawala S, Barlow M, Cullen H. The Drought and Humanitarian Crisis in Central and Southwest Asia: A Climate Perspective. IRI Special Report, 2001. 24 pp.
3. Gaquerel E., Heiling S., Schoettner M., Zurek G., Baldwin I. T. Development and validation of a liquid chromatography-electrospray ionization-time-of-flight mass spectrometry method for induced changes in Nicotiana attenuata leaves during simulated herbivory. J Agric Food Chem, 2010. 58:9418-27.
4. Smith C. A., Want E. J., O'Maille G., Abagyan R., Siuzdak G. XCMS: processing mass spectrometry data for metabolite profiling using nonlinear peak alignment, matching, and identification. Analyticalchemistry, 2006. 78:779-87.
5. Ахмеджанов А., Аккужин Д., Мамарўзиев А., Азимов А. ?ўзанинг янги исти?болли "Ишонч "нави // АГРОИЛМ 1/39 -сон. ISSN: 2091-5616.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Получение регенерантов из каллусной ткани и изучение их свойств. Тестирование индукции каллусного потенциала двух сортов шалота с различными гормонами и гормональными комбинациями. Исследование свойств регенерантов на предмет хромосомных перестроек.
практическая работа [763,8 K], добавлен 14.08.2015Геномика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Протеомика, инвентаризация белков, реально работающих молекулярных машин в клетке. Метаболомика, изучение и моделирование процессов обмен веществ в клетке.
презентация [500,7 K], добавлен 15.11.2012Необычная продуктивность как основное достоинство алычи, формы плодов: шаровидные или овальные. Рассмотрение основных сортов алычи: "Путешественница", "Краснолистная ТСХА", "Несмеяна". Характеристика болезней и вредителей растения: особенности ухода.
реферат [43,1 K], добавлен 24.10.2012Исследование особенностей разновидностей капусты, питательных и целебных качеств, хозяйственных свойств. Характеристика селекционной работы, направленной на создание сортов и гетерозисных гибридов. Анализ гибридизации стерильной формы капусты кольраби.
отчет по практике [778,8 K], добавлен 24.12.2012Генетическая инженерия как конструирование in vitro функционально активных генетических структур. История развития этой науки. Получение генномодифицированных (трансгенных) сортов растений и продуктов питания, животных. Генетическое загрязнение планеты.
реферат [49,4 K], добавлен 15.09.2015Многообразие сортов культурных растений и пород домашних животных, выведение новых пород и сортов, творческая роль отбора. Борьба за существование и ее формы, сложные отношения между видами. Естественный отбор - движущая сила эволюции органического мира.
реферат [21,7 K], добавлен 02.10.2009Ботаническое описание и особенности биологии груши. Происхождение, современное состояние ее возделывания. Анализ структуры изменчивости морфологических признаков листа и урожайности в селекционной коллекции груши. Сравнение достоинств разных сортов груши.
курсовая работа [71,6 K], добавлен 23.07.2015Создание устойчивых к болезням сортов пшеницы, обеспечение длительного сохранения их свойств как актуальная задача селекции. Изучение биохимических механизмов, ответственных за устойчивость; генно-молекулярные технологии, ускоряющие процесс селекции.
курсовая работа [50,6 K], добавлен 16.01.2013Применение генетико-статистических методов на разных этапах селекционного процесса. Расчет комбинационной способности родительских сортов яровой мягкой пшеницы по коэффициенту хозяйственной эффективности фотосинтеза в системе топкроссных скрещиваний.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.06.2011Способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству на молекулярно-генетическом уровне. Изменчивость наследственного материала. Процесс возникновения мутаций. Результаты, причины и значение генетических мутаций у человека.
презентация [21,5 M], добавлен 03.10.2014Особенности вида, жизненный цикл и строение дрозофилы. Половой деморфизм особей. История великих открытий в генетике. Использование плодовых мушек в современных научных исследованиях. Генетическое моделирование болезней и космическая одиссея дрозофил.
реферат [286,2 K], добавлен 16.12.2014Понятие и значение селекции как науки о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Оценка роли и значения микроорганизмов в биосфере, и особенности их использования. Формы молочнокислых бактерий.
презентация [1,1 M], добавлен 17.03.2015История развития генетического модифицирования. Определение преимуществ использования трансгенных технологий как усовершенствованного скрещивания с целью создания улучшенных сортов растений. Изучение вопроса безопасности модифицированных организмов.
статья [25,0 K], добавлен 12.06.2010Морфолого-биологические особенности и основные органы плодовых растений. Требования плодово-ягодных культур к почвенно-климатическим условиям. Выбор места под сад и подготовка почвы. Подбор и размещение сортов саженцев на территории школьного сада.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 22.01.2014Исследование функциональной роли и структурной организации митохондрий. Рассмотрение и характеристика работы дыхательной цепи митохондрий в условиях нормоксии. Ознакомление с антигипоксическим действием нейротрофического фактора головного мозга.
курсовая работа [1017,5 K], добавлен 18.04.2018Закономерности наследственности и мутационной изменчивости как основа теории селекции, ее задачи и методы. Выведение новых пород животных, сортов растений, микроорганизмов с учетом законов эволюции, роль внешней среды в развитии и формировании признаков.
презентация [16,6 K], добавлен 02.11.2011Использование трансгенных организмов: изучение роли определенных генов и белков; получение новых сортов растений и пород животных; в биотехнологическом производстве плазмид и белков. Выведение флуоресцентных свиней и генетический модифицированных кошек.
презентация [676,7 K], добавлен 25.12.2012Селекция как наука об улучшении уже существующих и о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами, ее цели и задачи, направления развития на сегодня. Сферы использования методов селекции.
презентация [2,4 M], добавлен 18.04.2013Селекция как наука о методах создания новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. Особенности селекции животных на современном этапе, используемые методы и принципы, подходы, инструментарий и назначение.
презентация [1008,6 K], добавлен 25.01.2012Общие сведения и история селекции - науки о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Основные принципы селекции животных, ее некоторые особенности.
презентация [939,1 K], добавлен 06.09.2016
