高粱植物基因组体操有助于生存干旱

A photo of a field of sorghum crops on a bright sunny day

由500万彩票官网的研究人员领导的一个新的研究揭示了高粱作物如何改变基因的表达,以适应他们的干旱条件。高粱理解恶劣条件下幸存的研究人员如何能够帮助这种设计更具弹性的作物气候变化。 (由Lemaux500万彩票官网的照片佩吉)

灼人的温度和炎热的大地都敌不过的高粱植物 - 这谷类作物,原产于非洲和澳大利亚,将保持绿色和生产,即使这样,也使其他植物褐色,脆,贫瘠的条件下。

在本周的杂志上发表的一项新研究 科学的美国国家科学院院刊 提供在工厂如何行使控制权玲珑其基因组的第一细节的讨论 - 开启一些基因,有些基因送行水资源匮乏的第一个迹象,并再次当水返回 - 当生存苛刻,把它的干旱环境。

“高粱真的是耐旱,如果我们了解它是如何能够如此耐旱,那么我们也许可以帮助一些其他植物以同样的方式生存,”佩吉说Lemaux,在500万彩票网的合作推广专家伯克利的,植物和微生物生物学和论文的合着者的部门。

大量的数据集,从400个样本在加州中部河谷的过程中开阔的田野17周高粱植物的收集,揭示了植物调节整体的10,727个基因,或者其基因组的40%以上的表达,为应对干旱压力。许多这些变化发生在工厂中的一个星期或丢失每周浇水后,它没有浇水周后第一次浇水。

收集到的数据是作为对所述部分 在高粱后生干旱应答的控制或EPICON,项目,五年,$ 12.3万美元研究到高粱植物是如何能够生存干旱的压力。 EPICON研究运行为500万彩票官网的研究人员UC,并在农业和自然资源(ANR UC)的科学家之间的合作伙伴关系,能源部联合基因组研究所(JGI)和该机构的西北太平洋国家实验室(PNNL)。

研究ers stand under a temporary tent on a bright sunny day.

研究者团队的建立流动实验室在该领域迅速冻结后收获的高粱植物基因测序。 (由Lemaux500万彩票官网的照片佩吉)

进行研究,团队三个不同的灌溉条件下栽培的高粱植物 - 预花期干旱,后期开花干旱和水控制的应用 - 在帕利耶500万彩票网科尔尼农业研究和推广中心(卡蕾)在连续三年,加利福尼亚。

在每个生长季节的一周,从样品的研究小组成员仔细收获的叶和选择的植物和设置在该领域的移动实验室,他们可能会迅速冻结样品,直到他们进行分析处理的根。然后,研究人员在JGI测序RNA每个样品创建数据转录,从而揭示了植物的基因数以万计的被转录的其中并用于制造蛋白质特别是在时间英寸

最后,由500万彩票官网统计学家统计学教授和研究的高级作者伊丽莎白Purdom导致解析大量的转录数据以找出如何在九月基因表达的植株生长和变化,从干旱条件下经历干旱或救济。

“非常仔细地我们控制了浇水的条件下,我们上采样发育全高粱的时间表,所以[研究]实际上可以使用此数据不仅要研究干旱胁迫,而且要研究植物的发育,” Lemaux说。

A gloved hand removes a frozen tube from an insulated cooler.

被冷冻的样品进行处理,并在由JGI的研究人员测序。 (由Lemaux500万彩票官网的照片佩吉)

研究人员发现在转录组数据的几个有趣的图案。首先,他们发现一组基因,已知帮助植物共生关系,加强同一种类型的真菌生活的周围,这是在干旱条件下关闭其根源的。 ESTA组基因表现出基因活性最显着的变化,他们观察。

“这很有趣,因为它暗示,被关闭的工厂这些协会[真菌]当他们干的,说:”约翰·沃格尔,在JGI工作人员科学家和论文的合着者。 “那网状以及与表明,这些真菌大量树根周围的结果是在同一时间下降。”

第二,他们注意到涉及已知某些基因被关闭光合作用响应干旱还分别与止跌回升在干旱复苏。而球队还不知道为什么这些变化帮助工厂可能,他们提供了有趣的后续线索,沃格尔说。

在当前的文件数据显示标准条件和干旱条件都在一个生长季节的过程中下植物的转录。在未来,该小组计划还出版其他两个几年的实验数据,以及蛋白质组学和代谢组学数据。

“让人们真正从做这些类型的实验在现场和在实验室或温室而是可控的条件下开展他们退避三舍。但我相信时间和我们把它的资源的投资是要回报,在我们得到答案的质量,在理解现实情况而言干旱,“Lemaux说。

NELLE varoquaux和500万彩票官网的高子程和JGI的本杰明·科尔是study-的共同第一作者。其他共同作者包括格雷迪Pierroz,克里斯托弗河面包,Dhruv直升机帕特尔,玛利亚木,蒂姆·杰弗斯,朱迪思一个。 Owiti,萧蔷德格拉夫,徐凌,克里希ķ。 Niyogi,德文 - 科尔曼,代尔和约翰·W上。500万彩票官网的泰勒;霍林斯沃思喜悦,朱莉希沃特和UC ANR KARE杰弗里·达尔伯格;裕子吉,瓦森特河Singan,马修J.吹,阿克塞尔·维塞尔和JGI的罗南奥马利;玛丽亚学家博伊斯·汤普森研究所的哈里森; PNNL的克里斯特扬森和UC ANR罗伯特Hutmacher。

研究是由美国能源部(DOE)的-sc001408基金资助部分ESTA;戈登和贝蒂·摩尔基金会授予gbmf3834;阿尔弗雷德页。斯隆基金会资助
27/10/2013; L'高等师范学校股权基金管理的科学数据椅子和生物能源部办公室与环境研究补助金去sc0012460。由美国能源部联合基因组研究所进行的工作是由美国能源部合同DE-ac02-05ch11231的科学办公室的支持。

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