TFL1-подобные гены у контрастных по типу роста образцов Vigna unguiculata (L.) Walp.

Актуальность. Vigna unguiculata (L.) Walp. относится к важным бобовым культурам. Производители сельскохозяйственной продукции отдают предпочтение сортам, пригодным к механизированному возделыванию, с детерминантным типом роста стебля. Архитектоника растения в большой степени зависит от функционирования клеток апикальной меристемы, а переход к репродуктивной стадии находится под контролем комплекса генов, к числу которых относится ген TFL1. Анализ генов, отвечающих за характер типа роста стебля, актуален для более эффективного и быстрого создания высокотехнологичных сортов.

Материалы и методы. С использованием метода секвенирования по Сэнгеру изучена первичная структура TFL1-подобных генов у шести образцов вигны с разным типом роста и архитектоникой.

Результаты. Секвенированы и проанализированы промоторные и кодирующие участки TFL1-подобных генов VuTFL1.1, VuTFL1.2, VuATC и VuBFT. Информация о генах размещена в базе нуклеотидных последовательностей NCBI. Сравнительное исследование показало, что в экзонах отличий между разными генотипами нет. Найдены перестройки в интронах и промоторной области, однако связь между этими перестройками и фенотипом по типу роста и архитектонике не прослеживается.

Заключение. Для понимания роли TFL1-подобных генов вигны целесообразно в дальнейшем получить по данным генам нокаутные линии и исследовать их фенотип. Вместе с тем полученные результаты указывают на необходимость рассмотрения более широкого круга генов вигны, потенциально связанных с изменчивостью типа роста стебля и архитектоники растений.

1. Benlloch R., Berbel A., Serrano-Mislata A., Madueño F. Floral initiation and inflorescence architecture: a comparative view. Annals of Botany. 2007;100(3):659-676. DOI: 10.1093/aob/mcm146

2. Dhanasekar P., Reddy K.S. A novel mutation in TFL1 homolog affecting determinacy in cowpea (Vigna unguiculata). Molecular Genetics and Genomics. 2015;290(1):55-65. DOI: 10.1007/s00438-014-0899-0

3. Chung K.S., Yoo S.Y., Yoo S.Y., Lee J.S., Ahn J.H. BROTHER OF FT AND TFL1 (BFT), a member of the FT/TFL1 family, shows distinct pattern of expression during the vegetative growth of Arabidopsis. Plant Signaling and Behavior. 2010;5(9):1102-1104. DOI: 10.4161/psb.5.9.12415

4. Corpet F. Multiple sequence alignment with hierarchical clustering. Nucleic Acids Research. 1988;16(22):10881-10890. DOI: 10.1093/nar/16.22.10881

5. Goodstein D.M., Shu S., Howson R., Neupane R., Hayes R.D., Fazo J. et al. Phytozome: a comparative platform for green plant genomics. Nucleic Acids Research. 2012;40(D1):D1178D1186. DOI: 10.1093/nar/gkr944

6. Goretti D., Silvestre M., Collani S., Langenecker T., Méndez C., Madueño F. et al. TERMINAL FLOWER1 functions as a mobile transcriptional cofactor in the shoot apical meristem. Plant Physiology. 2020;182(4);2081-2095. DOI: 10.1104/pp.19.00867

7. Huang N.C., Jane W.N., Chen J., Yu T.S. Arabidopsis thaliana CENTRORADIALIS homologue (ATC) acts systemically to inhibit floral initiation in Arabidopsis. The Plant Journal. 2012;72(2):175-184. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2012.05076.x

8. Integrated DNA Technologies. PrimerQuest Tool: [website]. Available from: https://eu.idtdna.com/primerquest/home [accessed Sept. 02, 2023].

9. Jin S., Nasim Z., Susila H., Ahn J.H. Evolution and functional diversification of FLOWERING LOCUS T/TERMINAL FLOWER 1 family genes in plants. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2021;109:20-30. DOI: 10.1016/j.semcdb.2020.05.007

10. Krylova E., Strygina K., Khlestkina E. Structural organization of TFL1-like genes in representatives of the tribe Phaseoleae DC. Biological Communications. 2021;66(2):85-108. DOI: 10.21638/spbu03.2021.201

11. Krylova Е.А. The role of TFL1 orthologs in determining of plant architectonics. Russian Journal of Genetics. 2020;56(11):1308-1322. DOI: 10.1134/S1022795420110058

12. Крылова Е.А., Чунихина О.А., Бойко А.П., Мирошниченко Е.В., Хлесткина Е.К., Бурляева М.О. Изменчивость морфологических и фенологических признаков среди контрастных по типу роста образцов Vigna unguiculata (L.) Walp. в разных эколого-географических условиях. Биотехнология и селекция растений. 2024;7(2):16-30. DOI: 10.30901/2658-6266-2024-2-o7

13. Moraes T.S., Dornelas M.C., Martinelli A.P. FT/TFL1: calibrating plant architecture. Frontiers in Plant Science. 2019;10:97. DOI: 10.3389/fpls.2019.00097

14. MultAlin. Multiple sequence alignment with hierarchical clustering: [website]. Available from: http://multalin.toulouse. inra.fr/multalin [accessed Oct. 19, 2023].

15. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M.; the UGENE team. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012;28(8):1166-1167. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts091

16. Périlleux C., Bouché F., Randoux M., Orman-Ligeza B. Turning meristems into fortresses. Trends in Plant Science. 2019;24(5):431-442. DOI: 10.1016/j.tplants.2019.02.004

17. Phytozome 13. The Plant Genomics Resource: [website]. Available from: https://phytozome-next.jgi.doe.gov [accessed Oct. 19, 2023].

18. Ryu J.Y., Lee H.J., Seo P.J., Jung J.H., Ahn J.H., Park C.M. The Arabidopsis floral repressor BFT delays flowering by competing with FT for FD binding under high salinity. Molecular Plant. 2014;7(2):377-387. DOI: 10.1093/mp/sst114

19. Ryu J.Y., Park C.M., Seo P.J. The floral repressor BROTHER OF FT and TFL1 (BFT) modulates flowering initiation under high salinity in Arabidopsis. Molecules and Cells. 2011;32(3):295-304. DOI: 10.1007/s10059-011-0112-9

20. Weigel D., Nilsson O. A developmental switch sufficient for flower initiation in diverse plants. Nature. 1995;377(6549):495-500. DOI: 10.1038/377495a0

21. Yoo S.J., Chung K.S., Jung S.H., Yoo S.Y., Lee J.S., Ahn J.H. BROTHER OF FT AND TFL1 (BFT) has TFL1-like activity and functions redundantly with TFL1 in inflorescence meristem development in Arabidopsis. The Plant Journal. 2010;63(2):241-253. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2010.04234.x