СКОРОСТЬ ГЕРМИНАЛЬНЫХ МУТАЦИЙ ЧЕЛОВЕКА – ВАРИАБЕЛЬНЫЙ ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ И БОЛЕЗНЕЙ
Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва, 117997 Россия; e-mail: natusp@gmail.com
Возникновение генетических болезней и эволюционные процессы связаны с потоком генетической информации от одного поколения к другому, при котором генетическая информация, переносимая гаметами, может меняться путем возникновения de novo герминальных мутаций. Скорость, с которой происходит возникновение герминальных мутаций, определяет темпы эволюции и частоту возникновения наследуемых патологий. Несмотря на большую теоретическую и практическую значимость, проблема установления скоростей мутаций и их зависимости от различных факторов остается недостаточно изученной, и значения величин скорости мутаций, получаемые разными методами, заметно различаются. В обзоре обсуждаются разные способы оценки скорости этих мутаций и дается попытка объяснения возможных причин расхождения получаемых данных. При этом рассмотрены три уровня формирования мутаций: 1) мутации, которые формируются в процессе развития данного индивидуума при гаметогенезе (базовые мутации); 2) мутации, передаваемые потомству и определяющие различия в геномах последовательных поколений (родители и их дети), включают базовые мутации и возможные изменения в результате сложных процессов переноса спермы к ооциту, оплодотворения и последующих событий, которые приводят только к одному жизнеспособному потомку из сотен миллионов сперматозоидов и ооцитов; 3) мутации, которые образуются на уровне 2, фиксируются в эволюции и определяют эволюционные процессы и различия между геномами, в частности, гоминоидов, гоминидов и гоминин.
DOI: 10.1134/S001667581905014X
ГОМОЛОГИЯ ГЕНОВ, КОНТРОЛИРУЮЩИХ АРХИТЕКТОНИКУ ВЕГЕТАТИВНЫХ И ГЕНЕРАТИВНЫХ ОРГАНОВ ЯЧМЕНЯ И РИСА, И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ И В СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия;e-mail: ustyantsev@bionet.nsc.ru
Развиваемые в настоящее время стратегии эффективного расширения разнообразия возделываемых видов растений и создания перспективного селекционного материала основываются на широком использовании ранее невостребованных признаков и свойств, особенно связанных с изменением “стандартной” архитектоники вегетативных и генеративных органов растений, а также генов, контролирующих их выраженность. Такой подход создания высокоадаптивных, стрессоустойчивых сортов нового поколения за счет использования более широкого генетического разнообразия и диверсификации сортов особенно привлекателен для обеспечения продовольственной безопасности страны. В то же время в селекцию других, более хорошо изученных молекулярно-генетически, чем пшеницы, видов злаков включены иные, чем у пшеницы гены, контролирующие их специфическую архитектонику. В обзоре рассматривается один из перспективных путей – использование информации по архитектонике у хорошо изученных видов злаков, широко возделываемых в Старом Свете, таких как рис, ячмень, и модельных объектов, включая модельный генетический объект арабидопсис, и поиск генов-гомологов у пшениц и возможность их переноса современными молекулярно-биологическими методами. Анализ информации позволил наметить гены-гомологи (ортологи) архитектоники, описанные у ячменя и риса, полезные и перспективные для изменения стандартной архитектоники широко возделываемых видов пшениц.
DOI: 10.1134/S0016675819050151
ПОЛИМОРФИЗМ ОДНОНУКЛЕОТИДНЫХ ЗАМЕН В ГЕНАХ hsp65 И MACPPE12 Mycobacterium avium subsp. hominissuis
1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера, Санкт-Петербург, 197101 Россия; e-mail: dariastarkova13@gmail.com
2 Институт здравоохранения, кафедра инфекций, Кобе, 6500046 Япония
3 Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет, Санкт-Петербург, 197376 Россия
4 Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии, Санкт-Петербург, 193063 Россия
Mycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH) – обитатели окружающей среды, которые являются оппортунистическими патогенами животных и человека. Целью исследования являлся анализ профилей однонуклеотидных замен (SNPs) в генах hsp65 и MACPPE12 для характеристики российской популяции МАН в контексте изучения филогенетических связей и эволюции географически удаленных популяций M. avium subsp. hominissuis. Нами проведено секвенирование продуктов амплификации hsp65 и MACPPE12 40 штаммов MAH, выделенных от больных микобактериозом. Нуклеотидные последовательности выравнивали на референсный геном M. avium subsp. hominissuis 104 (accession no. NC_008595.1). Сравнивали мутационные профили российских и зарубежных штаммов MAH. Профили однонуклеотидных замен в гене hsp65 соответствовали секвоварам трех типов: code 1, code 2 и code 3. Большинство штаммов MAH (72.5%) принадлежали к секвовару code 1, характерному для референс-штамма. В гене MACPPE12 выявлены SNPs в 20 позициях. Профили SNPs MACPPE12 были сгруппированы в девять “нуклеотидных” секвоваров: NA01, NA02, NA03, NA06, NA10, NA13, NA14, NA19 и NA_Rus01. Из 20 SNPs восемь являлись несинонимичными, что обусловило формирование семи “аминокислотных” секвоваров: AA01, AA02, AA04, AA07, AA08, AA13 и AA_Rus01. При этом в состав секвовара AA02 входили три варианта профиля синонимичных нуклеотидных замен: NA02, NA03 и NA06. Половина штаммов MAH принадлежали к секвовару AA02 (тип NA02). Таким образом, нами установлена относительная консервативность нуклеотидной последовательности гена hsp65 и полиморфизм гена MACPPE12, а также выявлен доминирующий кластер АА02 (тип NA02)/code 1 и уникальный вариант АA_Rus01 (NA_Rus01) среди штаммов российской популяции МАН. Сравнительный анализ профилей SNP sгенов hsp65 и MACPPE12 позволил выявить различия и сходство между штаммами географически удаленных популяций МАН, что вносит вклад в характеристику глобальной популяции вида M. avium.
DOI: 10.1134/S0016675819050126
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ МЕЖВИДОВОГО ГИБРИДА Salix × zhataica (Salicaceae) ИЗ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ
1 Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук, Якутск, 677980 Россия
2 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: tat-polyakova@yandex.ru
Приводятся результаты морфологического и молекулярно-генетического анализов, подтверждающие гибридную природу Salix × zhataica Efimova, Shurduk et Ahti (ива жатайская). В частности, по совокупности фенотипических признаков (на основании дискриминантного анализа) гибрид, полученный, по всей вероятности, в результате межвидовой гибридизации S. brachypoda (Trautv. et C.A. Mey.) Kom. и S. pyrolifolia Ledeb., оказался более близким S. brachypoda, что косвенно свидетельствует о возможности этого “родителя” быть материнским. Для верификации гибрида и его предполагаемых родительских видов проанализирован полиморфизм таких молекулярно-генетических маркеров, как ядерные микросателлитные локусы и нуклеотидные последовательности ITS-региона, которые показали высокую эффективность использования. Например, в ITS-регионе обнаружены две однонуклеотидные транзиции, свидетельствующие о заимствовании гибридом соответствующих нуклеотидов от обоих родительских видов. Приведенные свидетельства показывают, что S. × zhataica действительно является гибридом между S. brachypoda и S. pyrolifolia.
DOI: 10.1134/S0016675819050059
ФИЛОГЕОГРАФИЯ ТИХООКЕАНСКОЙ ТРЕСКИ Gadus macrocephalus НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА КОНТРОЛЬНОГО РЕГИОНА мтДНК
1 Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Москва, 107140 Россия; e-mail: kordicheva@rambler.ru
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, кафедра ихтиологии, Москва, 119991 Россия
3 Сахалинский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Южно-Сахалинск, 693023 Россия
4 Магаданский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Магадан, 685000 Россия
5 Северо-Восточный государственный университет, кафедра биологии и химии, Магадан, 685000 Россия
6 Марийский государственный университет, кафедра экологии, Йошкар-Ола, 424000 Россия
7 National Institute of Fisheries Science, Busan, 46083 Republic of Korea
8 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия
9 Дагестанский государственный университет, кафедра ихтиологии, Махачкала, 367000 Россия
10 Томский государственный университет, кафедра ихтиологии и гидробиологии, Томск, 634050 Россия
11 Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра Российской академии наук, Махачкала, 367000 Россия
Проведен анализ 22 выборок тихоокеанской трески Gadus macrocephalus (n = 986) на основании данных о полиморфизме участка контрольного региона митохондриальной ДНК (599 пн). На основании полученных результатов показаны возможные пути расселения и формирования популяционных группировок тихоокеанской трески в азиатской части ареала и выделены три группировки, сходные по гаплотипическому составу. Первая группировка приурочена к мористым акваториям Берингова моря, охотоморских и тихоокеанских вод Курильских островов, находящихся в области действия круговоротов Северной Пацифики, и несет как гаплотипы рыб, переживших ледниковый период в рефугиуме, так и особей, мигрировавших из северных регионов Тихого океана в современный период. Вторая группировка трески объединяет выборки прибрежных акваторий Японского и Охотского морей, имеющих в большинстве случаев низкое гаплотипическое разнообразие, обусловленное нахождением на окраине видового ареала, изоляцией Японского моря в течение длительного времени и существованием рефугиума в южной части Охотского моря, где рыбы данной группировки могли находиться во время последнего оледенения. Третья группировка трески Желтого моря, адаптировавшаяся к условиям существования в мелководном водоеме субтропической области, кардинально отличается от всех остальных групп и сформировалась в результате расселения из рефугиума Восточно-Китайского моря и акватории Японского моря. Современное распределение митохондриальных гаплотипов в популяциях трески имеет признаки клинальной изменчивости, вызванной обоюдонаправленной миграцией из предполагаемых рефугиумов.
DOI: 10.1134/S00166758190 40106
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНА cox1 И МАРКЕРНОГО ГЕНА Y-ХРОМОСОМЫ kl-2 1-beta dynein heavy chain У ДРОЗОФИЛ ГРУППЫ virilis (Diptera: Drosophilidae)
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: andrianovb@mail.ru
2 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва, 117334 Россия
Виды дрозофил группы virilis – одна из хорошо изученных моделей видообразования и микроэволюции. Мы провели сравнительный анализ изменчивости маркерных генов двух нерекомбинирующих областей генома: BOLD-фрагмента митохондриального гена cox1 и фрагмента гена dynein с целью выявления событий межвидовой гибридизации у 11 видов дрозофил. Мы выявили события переноса митохондриальной ДНК из Drosophila montana в Drosophila lacicola и перенос Y-хромосомы из Drosophila ezoana в Drosophila montana. Обсуждается вероятная связь современного процесса видообразования у Drosophila montana с геномной нестабильностью и межвидовой гибридизацией в природе.
DOI: 10.1134/S0016675819050035
РЕКОНСТРУКЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНОМА ДРЕВНЕЙ ЛОШАДИ ИЗ ГОРОДИЩА АШНА-ПАНДО (СРЕДНЕЕ ПОВОЛЖЬЕ)
1 Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, Научно-исследовательский центр
фундаментальных и прикладных проблем биоэкологии и биотехнологии, Ульяновск, 432071 Россия; e-mail: antonov_67@mail.ru
2 Казанский федеральный университет, Институт международных отношений, истории и востоковедения, кафедра истории Татарстана, археологии и этнологии, Казань, 420008 Россия
3 Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, кафедра истории, Ульяновск, 432071 Россия
4 Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, кафедра географии и экологии, Ульяновск, 432071 Россия
Проведена реконструкция митохондриального генома лошади, известной по костным останкам из раскопок городища Ашна-Пандо (Среднее Поволжье, Ульяновская обл., бассейн р. Сура). Установлено, что по фрагменту контрольного района Д-петли данная особь принадлежала к гаплотипу В1, распространенному среди как современных, так и древних лошадей Европы и Азии, тогда как по полному митохондриальному геному изученная особь относится к гаплогруппе М, характерной для различных современных пород, в том числе ахалтекинской. Полученные данные позволяют предполагать “степное” происхождение исследованной лошади. Представляется наиболее вероятным, что проникновение лошадей южного происхождения относительно далеко в глубь зоны широколиственных лесов относится ко второй–третьей четверти I тыс. до н.э. и связано с контактами оседлого населения региона с кочевниками скифского круга.
DOI: 10.1134/S0016675819050047
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ФИЛОГЕНИЯ КРИПТИЧЕСКИХ ВИДОВ КОМПЛЕКСА Daphnia longispina (Cladocera, Daphniidae)
Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630091 Россия; e-mail: zuykova@ngs.ru
Ветвистоусые ракообразные рода Daphnia O.F. Müller (Crustacea: Cladocera) являются типичными представителями разнотипных водоемов и используются как модельные объекты в различных областях биологии. В пределах рода отмечено значительное число близкородственных и криптических видов, идентификация которых по морфологическим признакам часто вызывает затруднения. В настоящей работе проведена идентификация видов группы Daphnia longispina – D. longispina O.F. Müller, D. hyalina Leydig, D. umbra Taylor, Hebert et Colbourne и D. cf. longispina на основе данных о предполагаемой вторичной структуре второго внутреннего транскрибируемого спейсера ITS2 ядерной ДНК. Филогенетический анализ с использованием алгоритма Profile Neighbor-Joining и анализ компенсаторных замен подтвердили видовую самостоятельность D. hyalina и D. cf. longispina. Показано, что данные о вторичной структуре ITS2 могут применяться для решения сложных таксономических задач при изучении кладоцер в целом и видовых комплексов в частности.
DOI: 10.1134/S0016675819050175
СТРУКТУРА И ФОРМИРОВАНИЕ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНОФОНДА РУССКОГО НАСЕЛЕНИЯ ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ
Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук, Магадан, 685000 Россия; e-mail: malyarchuk@ibpn.ru
Филогеографический анализ изменчивости целых митохондриальных геномов у русского населения Восточной Европы (n = 557) показал, что в митохондриальном генофонде русских присутствуют подгруппы мтДНК, характерные только для русских и других восточных славян (11.7%), а также для славян в целом (12.2%), славян и германцев (6.6%), славян и прибалтийских финнов (5.7%). Результаты молекулярного датирования свидетельствуют о том, что митохондриальные подгруппы, характерные для русских и славян в целом, начали формироваться 2.7–3.5 тыс. лет тому назад. Результаты исследования динамики эффективной численности популяций, основанного на байесовском анализе данных об изменчивости гаплотипов мтДНК, специфичных для русских и славян, показали, что резкое увеличение популяционных размеров произошло сразу же после периода снижения численности 4–5 тыс. лет тому назад. Полученные данные обсуждаются в сравнении с результатами анализа полиморфизма Y-хромосомы в популяциях Европы.
DOI: 10.1134/S0016675819050102
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ И КЛИНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ БРАНХИО-ОТО-РЕНАЛЬНОГО СИНДРОМА
1 Медико-генетический научный центр, Москва, 115478 Россия; e-mail: mironovich_333@mail.ru
2 Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования Федерального медико-биологического агентства России, Москва, 117513 Россия
3 Северодвинская городская детская клиническая больница, Северодвинск, 164504 Россия
Бранхио-ото-ренальный (БОР) синдром – аутосомно-доминантное заболевание, характеризующееся сочетанием нарушения слуха с преаурикулярными ямками, шейными свищами или кистами и аномалиями почек различного типа. Мутации в гене EYA1 обуславливают до 40% случаев БОР-синдрома. В данной работе впервые представлено подробное клиническое описание и молекулярно-генетическое исследование БОР-синдрома в Российской Федерации среди восьми российских пациентов из четырех неродственных семей. У трех пациентов обнаружены ранее не описанные патогенные варианты (c.394C>T (p.Gln132*), c.519delT (p.Gln174Asnfs*66), c.1360G>A (p.Gly454Ser)) в гене EYA1. Так же проведен анализ впервые выявленного в более раннем исследовании патогенного варианта c.858delC (p.Ile286Leufs*79). Результаты, полученные в настоящей статье, демонстрируют значительный вклад генетической патологии, обусловленной мутациями в гене EYA1, в заболеваемость БОР-синдромом у российских больных. Частота встречаемости клинических признаков больших диагностических критериев БОР-синдрома у российских пациентов соответствует зарубежным данным.
DOI: 10.1134/S0016675819050114
КВАЗИРАВНОВЕСИЕ ПО СЦЕПЛЕНИЮ ПРИ СЛАБОМ ДВУЛОКУСНОМ ОТБОРЕ ПО ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ. II. ЛОКУСЫ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ АЛЛЕЛЯМИ
Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра “Информатика и управление” Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: pass40@mail.ru
Рассматривается модель слабого отбора по жизнеспособности по двум локусам с множественными аллелями в гаплоидной популяции. Предполагается, что скрещивание в популяции случайно, поколения не перекрываются, динамика генетической структуры моделируется обыкновенными дифференциальными уравнениями. Слабый отбор рассматривается как возмущение модели без отбора. Полученные ранее при диаллельных локусах оценки квазиравновесия для коэффициента неравновесности по сцеплению D обобщаются на случай множественных аллелей. При этом интерпретация оценок в терминах средних эффектов в количественной генетике оказалась независимой
от числа аллелей. Первым приближением для квазиравновесия 
будет 
, где μ – интенсивность отбора; r – коэффициент рекомбинации; 
– коэффициент неаддитивности эпистаза для жизнеспособностей 
гаплоидных генотипов 
; 
, 
– частоты составляющих генотип аллелей с номерами i1, i2 первого и второго локуса соответственно. Специфика возмущенной модели в том, что в ней выделяются быстрые (неравновесности ) и медленные (частоты аллелей) переменные, что характеризует модель как сингулярно возмущенную. Это позволяет без решения уравнений выделить в динамике два этапа. На первом быстрые переменные сходятся к квазиравновесным значениям, а на втором идет эволюция медленных переменных при условии квазиравновесия быстрых. Полученные дельта-методом уравнения относительно квазиравновесных значений 
дают корректный результат с точки зрения разложения по степеням малого параметра решения сингулярно возмущенных уравнений. Обсуждаются проблемы измерения эпистаза и разложения коэффициента эпистаза на элементарные составляющие, а также анализируются двулокусные коэффициенты эпистаза как характеристики многолокусной модели. Кратко указано обобщение полученных результатов для гаплоидной популяции на диплоидный случай.
DOI: 10.1134/S001667581904012X
МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ ГЕНОМЫ ХЕРЕСНЫХ ШТАММОВ ДРОЖЖЕЙ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ НИЗКОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ
Институт биоинженерии, Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук, Москва, 119071 Россия; e-mail: mardanov@biengi.ac.ru
Высокие концентрации этанола и окислительный стресс у хересных штаммов дрожжей могут оказывать мутагенное действие на их митохондриальные геномы (мтДНК). Проведен сравнительный анализ мтДНК винных и трех просеквенированных нами хересных штаммов дрожжей. МтДНК хе-ресных штаммов отличаются высокой консервативностью нуклеотидных последовательностей и структуры. Число дестабилизирующих элементов мтДНК – GC-кластеров, коротких повторов, активных ori-участков у хересных штаммов в целом ниже, чем у винных. Консервативность мтДНК хересных штаммов может определяться как эффектами “бутылочного горлышка” в ходе эволюции, так и механизмами, направленными на поддержание генетической стабильности. В целом полученные данные не подтверждают гипотезу о повышенной генетической изменчивости митохондриальных геномов хересных штаммов дрожжей.
DOI: 10.1134/S0016675819050060
ГЕНОТИП ЭНДОСИМБИОНТА Wolbachia pipientis ВЛИЯЕТ НА МЕТАБОЛИЗМ ОКТОПАМИНА У САМОК Drosophila melanogaster
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия; e-mail: iraushen@bionet.nsc.ru
Исследовано влияние генотипа эндосимбионта дрозофилы Wolbachia pipientis на метаболизм октопамина, одного из основных биогенных аминов насекомых, у молодых самок Drosophila melanogaster. Измерялись активность ключевого фермента синтеза октопамина – тирозиндекарбоксилазы и активность фермента его деградации – октопамин-зависимой N-ацетилтрансферазы. Показано, что в нормальных условиях у самок, инфицированных бактериями патогенного штамма wMelPop, повышена, а бактериями генотипа wMelCS снижена активность обоих исследованных ферментов, в то время как у самок, инфицированных wMel-генотипом, она не отличается от таковой у неинфицированных мух. Обнаружено также, что у всех самок, инфицированных Wolbachia, снижена интенсивность ответа тирозиндекарбоксилазы на тепловой стресс. Таким образом, впервые продемонстрировано влияние Wolbachia на метаболизм октопамина у самок дрозофилы и показано, что характер этого влияния определяется генотипом симбионта.
DOI: 10.1134/S0016675819050023
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 5 – 2019 г.
In silico and Expression Profile Analyses of the ERF Subfamily in Melon
1 Ministry of Education Key Laboratory of Herbage and Endemic Crop Biotechnology, College of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot, China; e-mail: * ydniu@imu.edu.cn , ** e-mail: hasind@sina.com
2 Institute of Crop Breeding and Cultivation, Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot, China
Ethylene-responsive factors (ERFs) are a subfamily of the AP2/ERF superfamily and a group of plant-specific transcription factors involved in many plant growth and development regulatory processes. However, few information about the function of ERFs in melon. To identify ERFs that may play a role in the growth and development of melon, using bioinformatics, we investigated their physicochemical properties, subcellular localization, signal peptides, promoter elements, and chromosomal location. Eighty-three promoter elements were predicted at 1500 bp upstream of their related genes. The chromosomal results suggested 64 ERFs are distributed among 12 chromosomes. On the basis of a multiple sequence alignment, phylogenetic analysis was conducted for all the ERF proteins in melon, arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and tomato. Nine distinct groups were identified, and melon ERFs occurred within eight clades. Furthermore, the expression profiles of the genes in different tissues were investigated using quantitative real-time PCR (qRT-PCR). The results showed that 63, 57, and 54 ERF genes were expressed in distinct vegetative organs, fruits at different days after pollination (DAP), and fruits during the respiratory climacteric, respectively. Among those genes, CmERFIII-1 which was a valuable gene for studying its function in melon exhibited the highest expression in different tissues. Another very interesting gene was CmERFIV-2, which was the only gene whose expression was the highest in root in all highly expressed genes. Furthermore, four genes from the fourth subset (CmERFIV-2, IV-3, IV-4 and IV-5) were highly expressed in fruits at different developmental stages. Together, these results will aid future functional analysis of these genes.
DOI: 10.1134/S1022795419050090
Structural Organization and Functional Activity of the Orthologous TaGLW7 Genes in Bread Wheat (Triticum aestivum L.)
Triticeae Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu, China; e-mail: * jianma@sicau.edu.cn , ** e-mail: lanxiujin@163.com
It is reported that GLW7 encoding the transcription factor OsSPL13, positively regulates grain size and shape in rice. We have limited knowledge about its orthologs in wheat. Here, based on the rice OsGLW7 we isolated and identified the TaGLW7 gene in wheat, characterized its nucleotide and protein structures, predicted the cis-elements of its promoter, analyzed its expression patterns, barley (HvGLW7), Brachypodium (BdGLW7), wild emmer (TtGLW7), Aegilopstauschii (AtGLW7) for comparative analysis. As predicated, TaGLW7, HvGLW7, TtGLW7, and AtGLW7 were mapped onto group 2 chromosomes in the respective species. Multiple alignments indicated GLW7 possesses two exons and one intron in the analyzed species. GLW7 contains a conserved domain SBP and two neighboring low complexity regions. GLW7 was highly expressed in spike organs including wheat young spikes, barley inflorescence, and rice anthers. Additionally, biotic stress significantly down-regulated GLW7 in wheat and barley. Significant correlations between the expression patterns of predicted transcription factor ABF2 and TaGLW7 were detected. In conclusion, the conserved structure and expression of GLW7 among the investigated species and the predicted transcription factors significantly related to GLW7 are helpful for further manipulating GLW7 and uncovering its roles in plants.
DOI: 10.1134/S1022795419050168