Филогенетический анализ и поиск гомологии между транскрипционными факторами семейства DREB2 у растений
А.С. Буртовой, P.A. Zybinskaya, A.V. Tretyakova, Pavel Krylov
Abstract
В условиях глобального изменения климата растения все чаще подвергаются воздействию различных абиотических стрессов, таких как засуха, засоление и экстремальные температуры, что существенно снижает их устойчивость и продуктивность. Транскрипционные факторы (ТФ) семейства DREB2 играют одну из ключевых ролей в адаптации растений к этим неблагоприятным условиям. В данном исследовании проведен структурно-функциональный и филогенетический анализ ТФ DREB2 у шести видов растений, включая травянистые (Arabidopsis thaliana, Camelina sativa) и древесные (Populus trichocarpa, Corylus avellana, Quercus suber, Prosopis cineraria). Результаты выявили высокую консервативность ДНК-связывающих доменов AP2 у DREB2A, в то время как DREB2D показал значительные структурные вариации. Филогенетический анализ продемонстрировал близкое родство DREB2A и DREB2C, вероятно обусловленное дупликацией генов, тогда как DREB2D проявил наибольшую дивергенцию. Особый интерес представляет видоспецифическая эволюция DREB2 у древесных растений, где отмечено наибольшее расхождение DREB2C/D, что может отражать их адаптацию к длительным стрессам. Результаты исследования расширяют понимание молекулярных механизмов устойчивости растений к абиотическим стрессам. Выявленные закономерности эволюции ТФ семейства DREB2 могут быть использованы в генной инженерии и селекции для создания растений более устойчивых к засухе и другим абиотическим стрессам. Under conditions of global climate change, plants are increasingly exposed to various abiotic stresses such as drought, salinity and extreme temperatures, which significantly reduce their resilience and productivity. The DREB2 family of transcription factors (TFs) plays one of the key roles in plant adaptation to these adverse conditions. In this study, we performed structural-functional and phylogenetic analyses of DREB2 TFs in six plant species, including herbaceous (Arabidopsis thaliana, Camelina sativa) and woody plants (Populus trichocarpa, Corylus avellana, Quercus suber, Prosopis cineraria). The results revealed high conservation of AP2 DNA-binding domains in DREB2A, while DREB2D showed significant structural variations. Phylogenetic analysis demonstrated close relationship between DREB2A and DREB2C, likely resulting from gene duplication events, whereas DREB2D exhibited the greatest divergence. Of particular interest is the species-specific evolution of DREB2 in woody plants, where the most pronounced divergence of DREB2C/D was observed, possibly reflecting their adaptation to prolonged stress conditions. The study results expand our understanding of molecular mechanisms of plant stress tolerance. The revealed evolutionary patterns of DREB2 TFs can be applied in genetic engineering and breeding to develop plants with enhanced resistance to drought and other abiotic stresses.