Разнообразие гена FRI у растений семейства Brassicaceae

Работа – призёр открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биотехнология, Генетика

Авторы работы: ГБОУ Школа № 1502

Email: Написать

Предметы: Биология, Химия

Классы: 10 класс

Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Семейство Brassicaceae (Капустные) играет важную роль в сельском хозяйстве. Ген FRIGIDA (FRI) усиливает экспрессию гена FLOWERING LOCUS C (FLC) – репрессора, контролирующего переход растения к цветению. Исследования показывают, что на этот процесс, который сильно различается у разных растений, гораздо больше влияют различия в строении FRI, чем различия в строении FLС, поэтому моя работа посвящена именно FRI. В настоящее время строение и работа этих генов хорошо исследованы только на модельном растении Arabidopsis thaliana и внутри рода Arabidopsis, в то время как наиболее значимыми для сельского хозяйства являются растения других родов семейства Brassicaceae.

Цель

Провести сравнительный анализ последовательностей гена FRI у растений рода Brassicaceae

Задачи

Клонировать ген FRI из Raphanus sativus в Т-вектор
Получить нуклеотидную последовательность гена FRI R.sativus
Сравнить полученную последовательность с FRI из растений рода Brassicaceae
Провести филогенетический анализ

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Амплификатор
Наборы Cleanup Mini, Quick-TA kit
Стандартное лабораторное микробиологическое оборудование
Электронные ресурсы: база данных NCBI, биоинформатический портал ExPASy

Описание

Лаборатория предоставила автору геном Raphanus sativus (Черная редька). Автор провел ПЦР (полимеразная цепная реакция), чтобы клонировать ген FRI этого растения. Продукт реакции был выделен из реакционной смеси и очищен. Далее автор провел лигирование, то есть встроил нужный фрагмент в бактериальную плазмиду с «липкими» концами. После этого автор высеял бактерии на чашку Петри и инкубировал их в термостате. Рекомбинантные клоны дали голубую окраску. Отобранные клоны пересеяли в жидкую среду и наращивали ночную культуру, которую используют для выделения плазмидной ДНК. Плазмиду секвенировали.

Была получена нуклеотидная последовательность FRI Raphanus sativus. Далее автор сравнивал эту последовательность с последовательностями FRI других растений семейства Brassicaceae, оценивал вероятность наличия суперскрученных доменов в каждой последовательности, составлял генетическое древо семейства Brassicaceae в программе MEGA.

Результаты работы/выводы

Сравнительный анализ нуклеотидной последовательности FRI R. sativus выявил 60–90 % сходства с найденными последовательностями в генетической базе данных NCBI. Также на основе исследования нуклеотидных и белковых последовательностей гена была оценена степень экспрессии FRI, степень сходства белковых последовательностей этого гена у разных видов семейства Brassicaceae, составлено филогенетическое древо семейства Brassicaceae.

Перспективы использования результатов работы

В работе было оценено сходство гена FRI у растений данного семейства и составлено филогенетическое древо, что в перспективе позволит связать FRI Arabidopsis Thaliana c FRI других Капустных, исследовать эволюцию этого семейства. Многие растения семейства Капустные являются важными в сельском хозяйстве или же, напротив, сорняками, так что такое исследование в перспективе полезно для селекции и генной инженерии морозоустойчивых растений, разработке генетических маркеров, борьбе с сорняками.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБНУ ВНИИСБ

Награды/достижения

Конференция «Потенциал» – лауреат I степени

Конференция «Вавиловские чтения» – лауреат I степени