Стресс у растений: какие гены помогут выжить? Подготовила команда 39 «Удачный гетерозис» Нижний Новгород 19.12.2022 Наша команда Мазеина Виктория Демченко Ксения Янышев Егор Леонова Надежда Авакимова Элеонора Экспертаналитик Контролёр Экспертаналитик Капитан команды Коммуникатор Наша команда Актуальность На территории нашей страны мы можем наблюдать различия в условиях произрастания культурных растений. Поэтому нам так важно получить растения устойчивых к любым условиям среды. На помощь придёт агрогенетика! Цель Изучение генов, влияющих на стрессоустойчивость растений. Задачи 1. Изучить предоставленные базы данных. 2. Проанализировать и сопоставить полученную информацию. 3. Сформулировать выводы. 4. Оценить существующие методы исследования генов. Ген солеустойчивости Для борьбы с солевым стрессом, проводится изучение молекулярных механизмов, отвечающих за реакции на стресс у разных видов. Гены-кандидаты с действием которых может быть связана солеустойчивость работают в комплексе. Предполагается что такие гены активируются при действии на растении засухи, гипотермии и других стрессов. Филогенетическое дерево Halogeton glomeratus (амарантовые Chenopodium quinoa (амарантовые) Populus euphratica (ивовые) Glycine max (бобовые) Melilotus officinalis (бобовые) Lycium ruthenicum (пасленовые) Karelinia caspia (астровые) Aeluropus littoralis (злаковые) Distichlis spicata (злаковые) Уровень солеустойчивости растений Halogeton glomeratus 400 mM= 23,36 г/литр Populus euphratica 95 mM =5,548 г/литр Distichlis spicata 48 dS/m = 30,72 г/литр Chenopodium quinoa 20 dS / m =12,8 г/литр Glycine max 150 mM = 8,76 г/литр Karelinia caspia 17 dS/m =10,88 г/литр Aeluropus littoralis 800 mM =46,72 г/литр Melilotus officinalis 300 mM = 17,52 г/литр Lycium ruthenicum 500 mM = 29,2 г/литр 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Выравнивани е Матрица сходства Distichlis spicata Aeluropus littoralis Karelinia caspia Lycium ruthenicum Halogeton glomeratus Chenopodium quinoa Populus euphratica Glycine max Melilotus officinalis Примеры 1 и 2 Distichlis spicata=30,72 г/литр. Halogeton glomeratus =23,36 lycium ruthehicum=29,2 г/литр.г/литр. Chenopodium quinoa =12,8 Оба растения относятся к г/литр. семейству злаковых. Оба растения относятся к семейству амарантовых. Сходство белка SOS1 = 94,03% Сходство белка SOS1 = Разница солеустойчивости 1885,33% г/литр. Разница солеустойчивости 10,56 г/литр. Результат Закономерность между сходством SOS1 и проявлением солеустойчивости не прослеживается. Вероятно, на уровень солеустойчивости влияют и другие гены, вероятно комплекс генов. Возможности изучения генов солеустойчивости: можем отследить поведение белков, определяющих солеустойчивость, при изменениях условий среды, с помощью электрофореза Практическая ценность : можем выделить нужные нам свойства белков, которые кодируются потенциальными генами солеустойчивости. Электрофорез • Электрофорез в полиакриламидном геле – метод разделения смесей белков в соответствии с их электрофоретическ ой подвижностью. Различия белков в корнях томатов Различия белков в листьях томатов Практическое применение научились микроклонировать растения можем клонировать гибрид, у которого выражены нужные нам признаки. Практическое применение Практическое применение научились проводить капиллярный электрофорез. узнали содержание различных веществ в почве. можем предположить уровень выживаемости растений на определенной территории. Практическое применение Выведение новых сортов Выведение растений с проявлениями «полезного» признака сопутствует изучению генотипов родительских форм для дальнейшего скрещивания с целью получения новых сортов. Для этого необходимо провести анализ уровня экспрессии генов, кодирующих стрессозащитные белки. Сравним Real-time ПЦР Секвенирование (RNA-Seq) ДНКмикрочипирование Геномная гибридизация (CGH) Сравнение методов Метод исследования Секвенирование (RNA-Seq) ДНКмикрочипирование Сравнительная геномная гибридизация (CGH) ПЦР в реальном времени (PCR- real-time) Стоимость _ _ _ + Время _ + _ + Оборудование _ _ _ + Интерпритация результатов _ + _ + Вероятность погрешностей и ошибок высокая высокая Низкая Низкая Специфичные возможности Работа с материалов (ДНК/РНК) Рассчитывает количество как многочисленных, так и малочисленных РНК. Исследует экспрессии большого количества генов На основе ПЦР Отслеживает количественные изменения экспрессии генов на хромосомах анализ уровня экспрессии небольшого количества генов + Метод real-time ПЦР Real-time ПЦР (или количественная ПЦР) — метод, основанный на полимеразной цепной реакции, используется для одновременной амплификации и измерения количества данной молекулы ДНК. Плюсы и минусы real-time ПЦР • относительно низкая стоимость • не подходит для больших • доступные условия последовательностей транспортировки • недостоверность • выполняется в течение результатов при нескольких часов загрязнении образцов • Полноценная количественная оценка экспрессии генов (ошибки персонала) • Достоверность анализа • Чувствительность • Высокая производительность Результат сравнения ПЦР самый оптимальный метод анализа генов по соотношению «время, цена, качество». Практическое применение научились проводить ПЦР-РВ. можем проводить исследования по определению количественной экспрессии генов Практическое применение Практическое применение Результаты практической части: Поставили ПЦР в реальном времени для исследования количественной экспрессии генов и увидели применение предложенного нами способа на практике. Научились получать и обрабатывать данные из доступных источников . Можем эффективно работать в Общие выводы: Наша исследовательская работа заключалась в -Нахождении гена солеустойчивости растений. -Установлении родства растений по совокупности генов, кодирующих белки солеустойчивости -Сравнении экспрессии генов различных растений -Использовании этих результатов для выведения новых сортов растений Дополнительная литература 1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC 18772/ (ген солеустойчивости SOS1) 2. https://www.nature.com/scitable/definition/poly merase-chain-reaction-pcr-110/ (ПЦР) 3. https://genomebiology.biomedcentral.com/artic les/10.1186/s13059-016-0881-8 (RNA-seq) 4. https://evrogen.ru/products/pcr/mixes/citing (смеси для проведения ПЦР-РВ) Спасибо за внимание Мы готовы ответить на ваши вопросы А подробнее о нашем исследовании вы можете узнать по QR-коду Экскурсия по Нижегородскому государственному университету имени Н. И. Лобачевского Экскурсия по Нижегородскому государственному университету имени Н. И. Лобачевского Экскурсия по Нижегородскому государственному университету имени Н. И. Лобачевского Экскурсия по Нижегородскому государственному университету имени Н. И. Лобачевского Экскурсия по Нижегородской ветеринарной клинике Экскурсия по Нижегородской ветеринарной клинике
