15.03.2024 10:49

Простое решение для повышения точности исследований в области генетики растений

Простое решение для повышения точности исследований в области генетики растений

Исследователи опубликовали простой трюк, который повышает точность методов, помогающих селекционерам понять, как внешние переменные, такие как температура, влияют на активность генов в растениях.

Об этом сообщает в релизе Мэтт Шипман, Университет штата Северная Каролина.

«Посредством своей работы мы, во-первых, мы повышаем осведомленность о проблеме, с которой многие из нас в сообществе исследователей растений были незнакомы, а также предлагаем путь решения. Во-вторых, мы указываем, что решение этой проблемы может существенно изменить наше понимание генной активности растений», - поясняет Коллин Доэрти, автор статьи и доцент кафедры молекулярной и структурной биохимии в Университете штата Северная Каролина.

Речь идет о методе, называемом анализом РНК-секвенирования, который используется для измерения изменений в активности генов, то есть когда гены активно транскрибируются для производства белков. «Мы используем анализ РНК-секвенирования, чтобы оценить, как растения реагируют на различные стимулы или изменения в окружающей среде. Он широко используется, потому что это относительно простой и недорогой способ мониторинга реакции растений. Например, исследователи могут использовать анализ RNA-seq, чтобы увидеть, какие гены активируются, когда растение испытывает засух , что затем дает информацию о разработке новых сортов растений, устойчивых к засухе», - рассказывает Доэрти.

Но есть особая проблема, связанная с анализом РНК-секвенирования, с которой Доэрти и коллеги случайно столкнулись.

«Мы следили за тем, как растения реагируют на разные температуры в разное время суток, и результаты, которые мы получали, сильно расходились. Сначала мы думали, что, возможно, делаем что-то не так. Но когда стали изучать детально, то узнали, что могут наблюдаться глобальные изменения в транскрипции, основанные на таких переменных, как время суток или недостаток азота», рассказывает исследователь.

Другими словами, предположим, ученые хотят увидеть, как конкретные переменные, такие как повышение температуры, влияют на транскрипцию конкретных генов. Но есть некоторые переменные, например время суток, которые могут увеличивать или уменьшать транскрипцию во всех генах. Это может лишить исследователей возможности делать выводы о конкретных переменных, которые они хотят изучить.

«К счастью, мы обнаружили, что эта проблема достаточно хорошо известна исследователям, работающим с нерастительными видами, и они разработали метод ее объяснения, называемый искусственным всплеском. Эти и подобные методы использовались в науке о растениях в других контекстах и ​​при использовании более старых методов и технологий. Но по какой-то причине наша область не включила искусственные вставки в нашу методологию, когда мы внедрили анализ РНК-секвенирования», продолжает он.

В искусственных вставках используются фрагменты чужеродной РНК, которые не похожи ни на что в геноме растения, а это означает, что чужеродную РНК нельзя спутать с чем-либо, что производит само растение. Исследователи вводят чужеродную РНК в процесс анализа в начале эксперимента.

Поскольку глобальные изменения в транскрипции не влияют на чужеродную РНК, их можно использовать в качестве фиксированного ориентира, позволяющего исследователям определить степень общего увеличения или уменьшения количества РНК, которую производит само растение.

«Когда мы использовали искусственные всплески для учета глобальных изменений в транскрипции, мы обнаружили, что различия у растений, подвергающихся изменениям температуры в разное время суток, на самом деле были даже больше, чем мы ожидали. Искусственные всплески дали нам более точную информацию и лучшее понимание того, как растения ведут себя ночью, поскольку мы обнаружили, что глобальная транскрипция ночью выше. До того, как мы начали использовать искусственные всплески, нам не хватало многих данных о том, что происходило ночью. Это элегантное решение проблемы, и мы надеемся, что данный метод будет полезен очень многим в исследовательском сообществе науки о растениях», - заключил Доэрти.