Поиск перспективных генетических маркеров, ассоциированных с молекулярными механизмами снижения устойчивости риса к Rhizoctonia solani при избытке азотных удобрений, методом реконструкции и анализа генных сетей

Antropova E.A.; Volyanskaya A.R.; Adamovskaya A.V.; Demenkov P.S.; Yatsyk I.V.; Ivanisenko T.V.; Orlov Y.L.; Haoyu Ch.; Chen M.; Ivanisenko V.A.

Азотные удобрения, повышающие урожайность риса, при избытке могут снижать устойчивость растений к заболеваниям, в частности к ризоктониозу, вызываемому Rhizoctonia solani. Этот патоген способен уничтожить до 50 % урожая, однако механизмы, лежащие в основе снижения устойчивости при избытке азота, остаются малоизученными. Данное исследование направлено на выявление потенциальных генов-маркеров для повышения устойчивости риса к R. solani в условиях избытка азота. Применен комплексный биоинформатический подход, включающий анализ дифференциальной экспрессии генов, реконструкцию генных сетей, анализ перепредставленности биологических процессов, филостратиграфический анализ и анализ коэкспрессии некодирующих РНК. Использованы когнитивная система Smart crop, ANDSystem, база данных ncPlantDB и другие биоинформатические ресурсы. Анализ молекулярно-генетической сети взаимодействий выявил три потенциальных механизма, объясняющих снижение устойчивости риса к R. solani при избытке азота: OsGSK2-опосредованный путь, путь OsMYB44-OsWRKY6-OsPR1 и путь SOG1-Rad51-PR1/PR2. Идентифицированы потенциальные маркеры для селекции: 7 генов, контролирующих ответы риса на широкий круг стрессов, и 11 генов-модуляторов иммунной системы. Особое внимание уделено ключевым участникам регуляторных путей в условиях избытка азота. Анализ некодирующих РНК выявил 30 микроРНК, мишенями которых являются гены из реконструированной генной сети. Для двух микроРНК (Osa-miR396 и Osa-miR7695) обнаружено около 7400 тыс. уникальных длинных некодирующих РНК (днРНК) с различными индексами коэкспрессии. Выделены топ-50 днРНК с наибольшим индексом коэкспрессии для каждой микроРНК, что открывает новые перспективы в изучении регуляторных механизмов устойчивости риса к патогенам. Полученные результаты создают теоретическую основу для экспериментальных работ по созданию новых сортов риса с повышенной устойчивостью к патогенам в условиях избыточного азотного питания.

Связанные документы (рекомендация CORE)

Новости проекта

Новости

Партнеры

Индексация