Проекты

Изучение гена FRIGIDA-LIKE в видах BRASSICA

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика»

Направление работы: Молекулярная биология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2097
Предметы: Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Изучение полиморфизма генов, участвующих в регуляции процесса цветения у крестоцветных (капустных), представляет собой важную задачу генетики развития растений. Различные варианты гена FRIGIDA-LIKE в видах Brassica определяют способность растений адаптироваться к изменениям климата.

Цель

Изучить разнообразие гена FRIGIDA-LIKE у культурных видов Brassica.

Задачи

  1. Подобрать/найти праймеры для амплификации гена FRIGIDA-LIKE из культурных растений Brassica.
  2. Амплифицировать ген методом ПЦР из культурных растений Brassica.
  3. Найти в базе данных похожие последовательности FRIGIDA-LIKE.
  4. Провести сравнительный анализ этих последовательностей.
  5. Доказать наличие антиоксидантов с помощью химических реакций.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

– Олигокалькулятор Oligo Calc: Oligonucleotide Properties Calculator

– Центрифуга для микропробирок

– Термостат

– Встряхиватель для микропробирок

– Микропипетки переменного объема на 1000, 200 и 20 мкл и наконечники к ним

– Штатив для пробирок 1,5-2 мл

– Микропробирки объемом 1,5-2 мл

– Перчатки одноразовые медицинские

Описание

Для изучения полиморфизма авторы клонировали фрагмент гена FRL1 из В. oleracea. Для клонирования выбрали участок гена, который соответствует области белка, важного для образования комплекса FRI-C, регулирующего время цветения у растений Brassica. Для проведения исследования авторы выделили геномную ДНК из культурного вида B. oleracea, подобрали специфичные праймеры для амплификации исследуемого участка гена FRL1 и программу проведения ПЦР. Полученные последовательности сравнили с известными последовательностями FRL1 видов семейства Brassicaceae.

Результаты работы

  1. Разработаны праймеры для амплификации фрагмента гена FRL B. oleracea, важного для функциональной активности.
  2. Получены нуклеотидная и аминокислотная последовательности FRL B. oleracea.
  3. Полученный фрагмент гена FRL B. oleracea на 94 % похож на FRL B. napus.
  4. Белок, кодируемый FRL B. oleracea, принадлежит к классу белков FRIGIDA-LIKE 1, а не FRIGIDA-LIKE 5.
  5. Белок FRL B. oleracea имеет суперскрученный домен, соответствующий функциональному белку.
  6. Суперскрученный домен в первой части белка FRL1 сохраняется во всех проанализированных видах семейства Brassicaceae, следовательно, этот участок важен для функциональности белка.

Выводы

Капуста кудрявая и репа являются кладезем ценных микроэлементов, силу которых можно использовать в лечебных целях или как сырье в фармакологии.

К тому же, в капусте кудрявой (Brassica oleracea kale) больше антиоксидантов, чем в репе (Brassica rapa turnip).

У капусты и репы ранний переход к цветению приводит к потере урожая, поэтому сдвиг сроков цветения является важной задачей.

Белок FLOWERING LOCUS C ингибирует цветение путем репрессии генов FLOWERING LOCUS T, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1  и  FLOWERING LOCUS D. К активаторам экспрессии FLOWERING LOCUS C относятся: FRIGIDA, FRIGIDA-LIKE (FRL) гены, FRL1 и FRL2, EARLY IN SHORT DAYS 4 (ESD4).

Каждый белок комплекса FRI-C, необходимого для активации транскрипции FLOWERING LOCUS C, имеет определенную функцию. SUF4 отвечает за связывание с промотором гена FLOWERING LOCUS C, FLOWERING LOCUS C EXPRESSOR и FRIGIDA ESSENTIAL1 необходимы для транскрипционной активности, а FRIGIDA-LIKE 1 и FRIGIDA ESSENTIAL1 стабилизируют комплекс.

Перспективы использования результатов работы

Исследование может быть полезно и интересно учащимся, увлекающимся селекцией, биотехнологиями или генной инженерией.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Лаборатория ДНК маркеров ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии.