Створення вироджених праймерів для дослідження експресії алкогольдегідрогенази псамофіта Alyssum desertorum

  • Ю. А. Бобровницький Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Україна, 01601, м. Київ, вул. Терещенківська, 2 https://orcid.org/0000-0003-4991-5298
  • Л. Є. Козеко Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України, Україна, 01601, м. Київ, вул. Терещенківська, 2 https://orcid.org/0000-0003-2622-462X
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1820
Ключові слова: Alyssum desertorum, затоплення, алкогольдегідрогеназа, вироджені праймери, ЗТ-ПЛР

Анотація

Мета. Для вирішення питання, як псамофіти (рослини піщаних ґрунтів) здатні переносити затоплення, нами обрано представника флори України Alyssum desertorum Stapf. Важливим компонентом стійкості рослин до надлишку води у ґрунті є швидка активація анаеробного метаболізму, ключовим ферментом якого є алкогольдегідрогеназа (АДГ). Генетична послідовність гена ADH у цього виду невідома. Метою роботи було конструювання та оцінка ефективності вироджених праймерів для дослідження експресії ADH методом кількісної ЗТ-ПЛР. Методи. Праймери підібрані на основі аналізу літератури і біоінформаційних баз даних. Результати. Проаналізовано положення A. desertorum з позицій молекулярної систематики і з’ясовано структуру ADH у споріднених видів. Створено консенсусну послідовність консервативної ділянки гена та праймери. Окремим завданням було конструювання вироджених праймерів для референтних генів ACT2 і APRT. Перевірка праймерів за допомогою ЗТ-ПЛР з використанням двох видів Brassicaceae: A. desertorum і Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., показала їх ефективність. Висновки. Зроблено висновок, що сконструйовані вироджені праймери можуть бути використані для кількісного ЗТ-ПЛР-аналізу експресії ADH A. desertorum при ґрунтовому затопленні.

Посилання

Charlesworth D., Liu F. L., Zhang L. The evolution of the alcohol dehydrogenase gene family by loss of introns in plants of the genus Leavenworthia (Brassicaceae). Molecular Biology and Evolution. 1998. Vol. 15. P. 552–559. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a025955.

Czajka K. M. Effects of nickel toxicity on seed germination and expression of genes associated with nickel resistance in Populus tremuloides: Doctoral dissertation. Laurentian University, Sudbury, Ontario, Canada, 2018. 70 p.

Farrell Jr R. E. RNA Methodologies: laboratory guide for isolation and characterization. York, PA, United States : Academic Press, 2009. 833 p.

Hendriks K. P., Kiefer C., Al-Shehbaz et al. Global Brassicaceae phylogeny based on filtering of 1,000-gene dataset. Current Biology. 2023. Vol. 33. P. 4052–4068. https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.08.026.

Ilyinska A. P. Species of a genus Alyssum L. (Section Alyssum) in Ukrainian flora. Ukrainian Botanical Journal. 2005. Vol. 62. P. 223–234. [in Ukrainian]

Koch M. A., Haubold B., Mitchell-Olds T. Comparative evolutionary analysis of chalcone synthase and alcohol dehydrogenase loci in Arabidopsis, Arabis, and related genera (Brassicaceae). Molecular Biology and Evolution. 2000. Vol. 17. P. 1483–1498. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026248.

Kordyum E., Akimov Y., Polishchuk O., Panas I., Stepanov S., Kozeko L. Psammophytes Alyssum desertorum Stapf and Secale sylvestre Host are sensitive to soil flooding. Plants. 2024. Vol. 13. 413. https://doi.org/10.3390/plants13030413.

Kordyum E., Kozeko L., Ovcharenko Y., Brykov V. Assessment of alcohol dehydrogenase synthesis and aerenchyma formation in the tolerance of Sium L. species (Apiaceae) to water-logging. Aquatic Botany. 2017. Vol. 142. P. 71–77. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2017.07.001.

Miyashita N. T., Kawabe A., Innan H., Terauchi R. Intra-and interspecific DNA variation and codon bias of the alcohol dehydrogenase (Adh) locus in Arabis and Arabidopsis species. Moleclar Biology and Evolution. 1998. Vol. 15. P. 1420–1429. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a025870.

Neri-Silva R., Monteiro-Batista R. D. C., Fonseca-Pereira P. DNunes M.D., Viana-Silva A. L., Ribeiro T. P., Pérez-Díaz J. L., Medeiros D. B., Araújo W. L., Fernie A. R., Nunes-Nesi A. On the significance of the ADNT1 carrier in Arabidopsis thaliana under waterlogging conditions. Biomolecules. 2023. Vol. 13. 731. https://doi.org/10.3390/biom13050731.

Peláez-Vico M. Á., Tukuli A., Singh P., Mendoza-Cózatl D. G., Joshi T., Mittler R. Rapid systemic responses of Arabidopsis to waterlogging stress. Plant Physiology. 2023. Vol. 193. P. 2215–2231. https://doi.org/10.1093/plphys/kiad433.

Su W., Ren Y., Wang D., Su Y., Feng J., Zhang C., Tang H., Xu L., Muhammad K., Que Y. The alcohol dehydrogenase gene family in sugarcane and its involvement in cold stress regulation. BMC Genomics. 2020. Vol. 21. 521. https://doi.org/10.1186/s12864-020-06929-9.

Tanksley S. D., Jones R. A. Effects of O2 stress on tomato alcohol dehydrogenase activity: description of a second ADH coding gene. Biochemical Genetics. 1981. Vol. 19. P. 397–409. https://doi.org/10.1007/BF00504283.

Van Veen H., Vashisht D., Akman M., Girke T, Mustroph A, Reinen E, Hartman S., Kooiker M., van Tienderen P., Schranz M. E., Bailey-Serres J., Voesenek L. A., Sasidharan R. Transcriptomes of eight Arabidopsis thaliana accessions reveal core conserved, genotype-and organ-specific responses to flooding stress. Plant Physiology. 2016. Vol. 172. P. 668–689. https://doi.org/10.1104/pp.16.00472.

Ventura I., Brunello L., Iacopin S. Valeri M. C., Novi G., Dornbusch T., Perata P., Loreti E. Arabidopsis phenotyping reveals the importance of alcohol dehydrogenase and pyruvate decarboxylase for aerobic plant growth. Scientific Reports. 2020. Vol. 10. 16669. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73704-x.

Yu H., Lv H., Lu F., Yang Q., Duan H., Li W., Fu F. Expression evaluation of exogenous and endogenous alcohol dehydrogenase genes in transgenic Arabidopsis. Frontiers in Plant Science. 2025. Vol. 15. 1476754. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1476754.