Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В ходе выполнения второго этапа Проекта мы применили метод RT-qPCR для получения новых данных по экспрессии генов FTa1, FTa2, FTa3, FTB, FTC, SOC1_1, SOC1_2, LFY TFL1a, TFL1b, TFL1c2 и TFL1c3 у дикого нута Cicer reticulatum и культурного нута Cicer arietinum после яровизации и без нее. Уровни экспрессии FTC, TFL1a и TFL1b оказались ниже уровня детекции прибора. Наши результаты по анализу экспрессии генов показали, что и у дикого, и у культурного нута экспрессия гена FTa3 существенно возрастала после яровизации. Экспрессия гена FTa1 также была значительно выше у растений после яровизации, чем у контрольных, как у дикого, так и у культурного нута. У дикого нута различия концентраций FTa1 между контрольными образцами и образцами после яровизации возрастала со временем. Экспрессия гена FTa2 сильно возрастала после яровизации у дикого нута, а у культурного нута ее значения мало изменялись. Ген FTB – единственный из всех генов FT, чья экспрессия относительно слабо повышалась в ответ на яровизацию у дикого нута. Два гена SOC1 продемонстрировали различный ответ на яровизацию. У дикого нута экспрессия гена SOC1_2 была чувствительна к яровизации, и стабильно повышалась после холодового воздействия. Однако экспрессия гена SOC1_1 возрастала под действием яровизации только в начале зацветания. Далее действие яровизации лишь незначительно повышало уровень экспрессии SOC1_1, а после зацветания - даже снижало его относительно контрольных растений. Примечательно, что у культурного нута от яровизации зависела, наоборот, экспрессия SOC1_1, а экспрессия SOC1_2 почти не менялась по сравнению с контролем. Экспрессия LFY у дикого нута возрастала после яровизации. Однако у культурного нута экспрессия LFY практически не реагировала на яровизацию. Данные по временной экспрессии основных интеграторов сигнальных путей цветения FTa1, FTa3, SOC1_1, SOC1_2 и LFY были использованы для моделирования регуляторного контура активации цветения при яровизации, для которого на предыдущем этапе мы разработали модель и валидировали ее на данных бобового M. trancatula, т.к. эксперимент по нуту еще не был завершен. В этом контуре ген идентичности меристем LFY выступает в роли мишени и может регулироваться генами FТ как напрямую, так и через гены SOC1. Были рассмотрены три модели: 1) модель зависимости экспрессии LFY от суммы всех регуляторов (FTa1, FTa3, SOC1_1 и SOC1_2) модель зависимости экспрессии LFY только от генов FTa1 и FTa3; модель зависимости экспрессии LFY только от генов SOC1_1 и SOC1_2. Для указанных моделей были рассмотрены три варианта зависимости от яровизации коэффициентов, отражающих собственную экспрессию LFY и экспрессию генов-регуляторов. Также была рассмотрена зависимость коэффициентов от времени. У дикого нута значения функционала качества модели были минимальными при активации LFY генами FTa3 и FTa1. Таким образом, у дикого нута существенное повышение экспрессии генов FT при яровизации является определяющим в регуляции гена идентичности меристем LFY, и предположительно происходит напрямую, минуя промежуточные регуляторы SOC1. В то же время, у культурного нута модель, включающая FTa3 и FTa1, наоборот, показала максимальные значения функционала, и, следовательно, плохо воспроизводила экспериментальные данные по экспрессии гена –мишени LFY. Наиболее достоверными вариантами взаимодействий была регуляция LFY всеми рассмотренными генами (FTa1, FTa3, SOC1_1 и SOC1_2), либо отдельно генами SOC1_1 и SOC1_2. Как у дикого нута, так и у культурного нута был предпочтительным варианты моделей, где оба коэффициента зависели от яровизации. В случае зависимости от времени, модели как дикого, так и культурного нута лучше отражали динамику экспрессии LFY. Это указывает на то, что регуляция LFY, вероятно, не одинакова во времени. Однонуклеотидные полиморфизмы и различные структурные вариации, такие как делеции, дупликации и вставки транспозонов, могут оказывать влияние на экспрессию генов. Чтобы изучить возможность влияния генетической вариабельности на время цветения нута, мы рассмотрели генетическую структуру девяти генов, связанных с цветением: FTa1, FTa2, FTa3, FT-B, FTc, LFY, Soc1_1 (Сa3), Soc1_2 (Ca7), AP1 для 24-х сортов нута, включающих 14 селекционных сортов культурного нута Cicer arietinum и 10 образцов дикого нута Cicer reticulatum на основе имеющихся в нашем распоряжении данных секвенирования. Наибольшее число структурных вариаций было обнаружено в генах FTa2, FTC, SOC1_1 и SOC1_2. Для всех образцов дикого и культурного нута мы проанализировали общие и различающиеся полиморфизмы и структурные варианты, а также, генетическую вариабельность кодирующих областей генов.