معلومة

1.17: خصائص عائلة النبات - علم الأحياء

1.17: خصائص عائلة النبات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • وصف الأنماط المورفولوجية الرئيسية المميزة لعائلات النباتات.

يتم فصل العائلات النباتية وفقًا للاختلافات الهيكلية في الأزهار والفاكهة والبذور. يتم تجميع الأجناس التي تشترك في هياكل مماثلة داخل عائلة معينة. في حين أن بعض العائلات النباتية ، مثل Orchidaceae (orchid) و Asteraceae (عائلة عباد الشمس) لديها عدة مئات من الأعضاء ، فإن البعض الآخر مثل Ginkgoaceae لديه عضو واحد. كمجموعة بها أكبر عدد من النباتات وثيقة الصلة ، يوفر تصنيف العائلة نقطة انطلاق لتضييق نطاق البحث عن نبات غير معروف. بالإضافة إلى الخصائص المورفولوجية المشتركة ، يوفر تصنيف العائلة معلومات حول التكيفات التطورية لظروف النمو وكذلك طرق التكاثر. واحدة من أكثر المراجع شمولاً عن كاسيات البذور هي عائلات النباتات الزهرية في العالم بقلم في.إتش هيوود (2007). نلخص أدناه الخصائص المورفولوجية لبعض العائلات والأجناس الشائعة في المناظر الطبيعية والحدائق. تتوفر صور الأجناس التمثيلية على هذا الرابط لـ قاعدة بيانات مصنع KPU [علامة تبويب جديدة][1] .

أستراسيا - أستر ، عائلة عباد الشمس

واحدة من أكبر عائلات النباتات المزهرة هي عائلة أستر أو عباد الشمس ، Asteraceae. معظم أعضائها عبارة عن شجيرات دائمة الخضرة أو شجيرات فرعية أو أعشاب جذرية معمرة ، ولكن النباتات المعمرة ذات الجذور الدرنية أو الجذور الدرنية ، والأعشاب كل سنتين والسنوية متكررة أيضًا. تشمل الأجناس الشائعة لهذه العائلة:

  • أكيليا (يارو)
  • داليا (داليا)
  • جاكوبيا (طاحونة متربة)
  • Leucanthemum (ديزي)
  • السمفيوتريخوم (أستر)
  • طرخشقون (الهندباء)

تشمل الخصائص الرئيسية التي تحدد النجمة النجمية الإزهار الذي هو عبارة عن رأس مركب به زهيرات قرصية (قد توجد أو لا توجد زهيرات شعاعية) ، و cypsela (فاكهة) تشبه achene مع هامش من الشعر أو حليمة. الأوراق متبادلة أو معاكسة ، ونادرًا ما تكون مزورة ، وغالبًا ما تكون مفصصة أو مسننة وعرق بطن أو كف اليد.

Caryophyllaceae - وردي ، عائلة قرنفل

عائلة Caryophyllaceae ذات اللون الوردي أو القرنفل ، هي عائلة كبيرة من النباتات الحمضية المعتدلة التي تتكون في الغالب من أعشاب سنوية أو كل سنتين أو معمرة وبعض الشجيرات الفرعية ذات السيقان الخشبية. العديد من الأعضاء هم من نباتات الزينة المزهرة والبعض الآخر مثل سيراستيوم قد تكون الأعشاب. تشمل الأجناس الشائعة ما يلي:

  • سيراستيوم (الثلج في الصيف)
  • ديانثوس (قرنفل ، قرنفل)
  • اللخنيس نبات (التخييم)
  • سيلين (ذبابة)

الأنواع في Caryophyllaceae متجانسة نسبيًا ويتم التعرف عليها من خلال السيقان غير النضرة ، والعقد الجذعية المنتفخة ، والأوراق المقابلة (نادرًا ما تكون مزورة). عادة ما تكون شفرات الأوراق بسيطة ، ذات حواف كاملة وبدون شروط. غالبًا ما تكون الأزهار بيضاء أو وردية ، مع 4 أو 5 بتلات ، و 5 سبلات. قد تكون البتلات كاملة أو مهدبة أو مشقوقة بشدة وقد تكون السبلات حرة أو متحدة. عادة ما يكون هناك 5-10 أسدية أو أكثر وتتحد الكاربيل في مبيض علوي مشترك. الزهور هي نهائية وتتفتح منفردة أو متفرعة في الصنج. في بعض الأنواع مثل سيلين spp. ، قد يتم نفخ الكأس بشكل اسطواني. الثمرة عبارة عن كبسولة بها العديد من البذور.

إريكاسيا - عائلة هيذر

واحدة من أكثر مجموعات النباتات شيوعًا في كولومبيا البريطانية وشمال غرب المحيط الهادئ (PNW) هي عائلة الخلنج ، Ericaceae. معظم أفراد الأسرة عبارة عن شجيرات وأشجار خشبية معتدلة ، ونادرًا ما تكون أعشاب. أنواع أربوتوس, Arctostaphylos و جولثريا هم من السكان الأصليين لـ PNW. تتضمن بعض الأجناس الشائعة في عائلة Ericaceae ما يلي:

  • كالونا (هيذر)
  • إيريكا (هيذر أو هيث)
  • بيريس (شجيرة زنبق الوادي)
  • رودودندرون (بما في ذلك الأزاليات والرودوديندرون)
  • فاسينيوم (التوت البري والتوت البري)

بالنسبة للجزء الأكبر ، تحتوي النباتات الشائكة على أزهار على شكل جرة تحمل في أجناس أو عناقيد. رودودندرون هو استثناء لديهم أزهار مفتوحة نسبيًا على شكل جرس في أجناس قصيرة (دعامات). تشمل الخصائص المشتركة الأخرى: جذور ضحلة ناعمة ، بيضاء مصفرة ، تقارب للتربة الحمضية ، أوراق جلدية مرتبة بالتناوب أو تظهر بشكل خشن ، لحاء خشن أو مقشر ، وخشب كثيف. في حين أن العديد من الأعضاء نفضي ، فإن الأجناس في هذه العائلة هي من بين أكثر الأنواع التي يمكن التعرف عليها من الخضرة عريضة الأوراق ، داخل وخارج الزهرة.

Lamiaceae - عائلة النعناع

يمكن التعرف على عائلة النعناع ، Lamiaceae بسهولة لأن أعضائها يظهرون سيقانًا مربعة ، متعاكسة ، وغالبًا ما يكون ترتيب أوراقها (4 مرتبة) ، وأزهارًا مميزة ثنائية الشفتين مثبتة في أعمدة رأسية (أزواج من الصنج الإبطية تنشأ من الأوراق المتقابلة أو الكسور وتشكل عاهرة كاذبة). الثمرة جوزة صغيرة. قد يكون أفراد الأسرة سنويًا أو معمرًا ، وغالبًا ما تكون شجيرات فرعية أو عشبية تمامًا. العديد منهم مزارعون قويون وعطريون للغاية ومتكيفون للتكاثر بسهولة من عقل الساق. هناك عدد من الأعضاء دائمة الخضرة عريضة الأوراق في Lamiaceae ، كما هو مذكور أدناه:

  • اجوجا (سجاد بوق)
  • اللاميوم (نبات القراص الميت)
  • لافاندولا (لافندر)
  • روزمارينوس (إكليل الجبل)
  • سالفيا (المريمية)
  • الغدة الضرقية (زعتر)

Liliaceae - عائلة زنبق

أعضاء عائلة الزنبق ، Liliaceae هم عادةً أحاديات عشبية معمرة تنمو من المصابيح أو الجذور. الأوراق قاعدية ، ومتناوبة ، وأحيانًا تتدلى بترتيب مع تعرق متوازي. الإزهار عبارة عن زهرة عنصرية أو منفردة. الزهور متناظرة قطريًا مع وجود أجزاء في 3 أجزاء ، ومنفصلة ولكن غير متمايزة الكؤوس والبتلات (tepals) التي قد تكون مرقطة أو مخططة. الفاكهة كبسولة. تشمل بعض الأجناس في عائلة الزنبق ما يلي:

  • إريثرونيوم (تزلف ليلي)
  • فريتيلاريا (زنبق الشوكولاتة)
  • زنبق (زنبق)
  • توليبا (الخزامى)

حوذان - عائلة الحوذان

تتكون عائلة الحوذان ، Ranunculaceae من النباتات الحولية العشبية أو النباتات المعمرة ، والشجيرات الخشبية ، والليانا. عادة ما تكون الأوراق متبادلة ، وأحيانًا معاكسة في الترتيب ، وبسيطة أو مركبة مع هوامش مفصصة أو مشرحة. الإزهار عبارة عن زهرة صنج أو زهرة منفردة. غالبًا ما تكون الكؤوس والبتلات متشابهة ومنفصلة ومتناظرة شعاعيًا. قد تحتوي الأزهار على عدد قليل من البتلات ، وغالبًا ما تحتوي على العديد من الأسدية والكاربيل ، وتنتج ثمارًا ذات بصيلات. أمثلة على الأجناس في عائلة الحوذان هي:

  • أكويليجيا (كولومبين)
  • ياسمين (زهرة جلدية)
  • العائق (لاركسبير)
  • هيللبوروس (خربق)
  • حوذان (عشبة الحوذان)

الوردية - عائلة الورد

عائلة الورد ، Rosaceae هي عائلة كبيرة ومهمة من النباتات الخشبية والعشبية والنفضية ودائمة الخضرة. تشتهر بثمارها من الأدغال والأشجار وللعديد من نباتات الزينة البستانية الشهيرة. تشمل بعض النباتات الوردية التي تنمو بشكل شائع ما يلي:

  • كوتونيستر (كوتونيستر)
  • فراجاريا (الفراولة)
  • مالوس (كرابابل)
  • سبيريا (سبيريا)

تشمل السمات الشائعة لهذه الأجناس أزهارًا مستديرة بسيطة بخمس بتلات منفصلة ، وسيبلات ، وأسدية ، وفاكهة بسيطة أو متعددة اللحم أو الآكلة. الإجازة بديلة أو أساسية ، بسيطة أو مركبة ، أحيانًا مسننة وغالبًا ما تكون مصحوبة بنصوص. تنتشر الأشواك والأشواك والوخز في عائلة الورد.

Sapindaceae - عائلة سوببيري

عائلة سوبري ، Sapindaceae هي عائلة كبيرة من حوالي 140 جنسًا من الأشجار والشجيرات والليانا والكروم. يتم تقييم أفراد الأسرة مثل القيقب و Buckeyes للخشب والزخرفة. تتضمن بعض الأمثلة على النباتات الدهنية ما يلي:

  • ايسر (خشب القيقب)
  • ايسكولوس (باكاي ، كستناء الحصان)
  • كولروتريا (شجرة المطر الذهبية)

بعض الأجناس في Sapindaceae ، بما في ذلك ايسر (القيقب) هي مادة نباتية ، أي تحتوي على عصارة حليبية. تشمل أشجار القيقب والباكي في الغالب الأشجار المتساقطة والشجيرات ذات الأوراق المتقابلة ، والتي غالبًا ما تكون بسيطة أو مفصصة أو مشرحة ، أو متراكبة ذات شكل ريشي أو ثلاثي أو متقلب. تعرق الأوراق هو راحة اليد أو الريش وقد تكون هوامش النشرة كاملة ، أو كريات ، أو مسننة ، أو مسننة. الزهور أحادية الجنس أو ثنائية الجنس في العناصير أو العناقيد الزهرية أو الزواحف. عادة ما تكون الثمرة سمارة مميزة في القيقب ، بينما تنتج نباتات البوكي كبسولات كروية مع المكسرات السامة.

في حين أن هناك عدة مئات من العائلات النباتية ، تتوفر مقدمة لبعض العائلات الإضافية على هذا الرابط عائلات النبات [علامة تبويب جديدة][2].

إعادة النظر حدد اسم العائلة لكل جنس نبات.

تم استبعاد عنصر تفاعلي أو وسائط من هذا الإصدار من النص. يمكنك مشاهدته عبر الإنترنت هنا:
kpu.pressbooks.pub/plant-identification/؟p=133



1.17: خصائص عائلة النبات - علم الأحياء

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على:

  • اشرح العلاقة بين الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية في أنظمة الجينات السائدة والمتنحية
  • قم بتطوير مربع Punnett لحساب النسب المتوقعة للأنماط الجينية والأنماط الظاهرية في تهجين أحادي الهجين
  • اشرح الغرض وطرق اختبار التقاطع
  • تحديد أنماط الوراثة غير المندلية مثل الهيمنة غير المكتملة ، السيادة المشتركة ، المميتات المتنحية ، الأليلات المتعددة ، والارتباط الجنسي

تم التعبير عن الخصائص السبع التي قام مندل بتقييمها في نباتات البازلاء الخاصة به كواحدة من نسختين أو سمات. يتم التعبير المادي عن الخصائص من خلال التعبير عن الجينات المحمولة على الكروموسومات. يتكون التركيب الجيني للبازلاء من نسختين متماثلتين أو متماثلتين من كل كروموسوم ، واحدة من كل والد. كل زوج من الكروموسومات المتجانسة له نفس الترتيب الخطي للجينات. بعبارة أخرى ، البازلاء هي كائنات ثنائية الصبغيات من حيث أن لديها نسختين من كل كروموسوم. وينطبق الشيء نفسه على العديد من النباتات الأخرى وجميع الحيوانات تقريبًا. تستخدم الكائنات ثنائية الصبغة الانقسام الاختزالي لإنتاج أمشاج أحادية الصيغة الصبغية ، والتي تحتوي على نسخة واحدة من كل كروموسوم متماثل يتحد عند الإخصاب لتكوين زيجوت ثنائي الصبغة.

بالنسبة للحالات التي يتحكم فيها جين واحد في خاصية واحدة ، يكون للكائن ثنائي الصبغة نسختان جينيتان قد ترمزان أو لا ترمزان نفس الإصدار من تلك الخاصية. تسمى المتغيرات الجينية التي تنشأ عن طريق الطفرة وتوجد في نفس المواقع النسبية على الكروموسومات المتجانسة الأليلات. قام مندل بفحص وراثة الجينات ذات شكلين فقط من الأليل ، ولكن من الشائع أن تصادف أكثر من أليلين لأي جين معين في مجموعة سكانية طبيعية.


خلفية

تطور النباتات آليات دفاع جزيئي مختلفة للتعامل مع الضغوط اللاأحيائية ، بما في ذلك الملوحة والجفاف والضغط البارد. يعد تنظيم التعبير الجيني وتعديل البروتين طريقتين مهمتين للنباتات للتعامل مع هذه الضغوط [1]. تلعب عمليات الفسفرة ونزع الفسفرة التي تتم بوساطة بروتين كيناز دورًا مهمًا في تعديل البروتين [2]. من بين جينات البروتين كيناز المبلغ عنها ، كينازات البروتين غير المخمرة للسكروز 1 (SNF1) (SnRKs) في عمليات فسيولوجية مختلفة [3].

في النباتات SnRKs يمكن تقسيمها إلى ثلاث عائلات فرعية: SnRK1, SnRK2 و SnRK3 بناءً على تشابه تسلسلها وتركيبات الجينات [3 ، 4]. بالتفصيل ، فإن SnRK1 تحتوي الفصيلة الفرعية على مجال بروتين كيناز N- طرفي محفوظ بدرجة عالية (Pkinase) ، وهي الجينات المتماثلة لـ SNF1 في الخمائر و AMPKs في الثدييات [5]. العائلات الفرعية الأخرى SnRK2 / 3 فريدة من نوعها في النباتات ، وكلاهما أكثر تنوعًا في النباتات من SnRK1 أفراد العائلة. عضو SnRK2 يحتوي على مجال Pkinase محفوظ ونطاق محفوظ لضبط متغير محطة C [6]. بالإضافة الى، SnRK3 معروف ك CIPK (كينازات البروتين المتفاعل مع CBL) ، تحتوي أيضًا على مجالات كيناز البروتين المحمية N-terminal ومجالات NAF ، مجالات PPI في C-terminal [7 ، 8].

ال SnRK1 تشارك جينات العائلة في استجابة الخلايا النباتية للجوع والإجهاد الأيضي. SnRK1 كينازات هي الوحدات التحفيزية للمجمعات غير المتجانسة التي تتفاعل مع وحدتين فرعيتين أخريين [9]. في Solanum tuberosum ، SnRK1 ثبت أنه متورط في تحريض تعبير سينسيز السكروز ولعب دورًا مهمًا في تنظيم التمثيل الغذائي للكربوهيدرات [10]. إلى جانب ذلك ، يمكن أن يؤدي الإجهاد المنخفض للطاقة (مثل الظلام ونقص الأكسجة) SnRK1α الانتقال النووي والحث على ذلك SnRK1 الجينات المستهدفة لتحديث الطاقة الخلوية لنمو النبات [11]. علاوة على ذلك ، أشارت أدلة كثيرة إلى ذلك SnRK1 كانت الجينات عبارة عن محاور في شبكة من مسارات الإشارات المختلفة بما في ذلك تنظيم دورة الخلية واستجابات مسببات الأمراض وتطور النسيج الإنشائي [12].

من ناحية أخرى ، فإن SnRK2 تلعب الجينات أدوارًا مهمة في الاستجابة للضغوط اللاأحيائية في النباتات ، خاصةً الإجهاد التناضحي والملح. على سبيل المثال، SnRK2.10 فسفوريلات عدة جينات مستهدفة بما في ذلك الديهيدرينات ERD10 و ERD14 للتعامل مع الإجهاد التناضحي في نبات الأرابيدوبسيس thaliana [13]. SnRK2.1 ينظم بشكل إيجابي تحمل الملح في نيكوتيانا تاباكوم [14 ، 15]. في A. thaliana, SnRK2 يمكن تصنيف جينات الفصيلة الفرعية إلى ثلاث مجموعات: المجموعة 1 تحتوي على كينازات مستقلة عن ABA ، وتشمل المجموعة 2 جينات تستجيب لإجهاد الجفاف ، ويتم تحفيز مجموعة كينازات المجموعة 3 بقوة بواسطة ABA [6 ، 16]. البحوث الحالية على كينازات المجموعة 3 المعتمدة على ABA هي الأكثر شمولاً. على سبيل المثال، في.6 (OST1) ، أحد إصدارات جين عائلة SnRK2 ، يلعب دورًا أساسيًا في مسار إشارات ABA في خلايا الحرس الثغري ، و OST1 يمكن تنظيم استقرار البروتين عبر E3-ubiquitin ligase HOS15 لتقليل حساسية إشارة ABA في أرابيدوبسيس [17, 18].

SnRK3 kinases المعروفة باسم CIPKs (بروتينات شبيهة بمستشعر الكالسيوم كالسينورين B) - كينازات البروتين المتفاعلة - تؤدي وظائف حيوية في مقاومة الضغوط المختلفة في النباتات [3 ، 19]. على سبيل المثال، SOS كان نظام (الملح المفرط الحساسية) هو أول اكتشاف تم اكتشافه CBL-CIPK في الطريق A.thaliana. بالتفصيل ، تم استشعار إشارة الكالسيوم الناتجة عن إجهاد الملح بواسطة SOS3 (أت سي بي إل 4) على غشاء الخلية ، ثم SOS3 معًا SOS2 (أتسيبك 24) تشكيل مركب لفسفوريلات SOS1 (Na + / H + antiporter) لإزالة Na + الزائدة من خلايا الجذر [20 ، 21]. بجانب، MdCIPK13 و MdCIPK22 تعزيز تحمل الملح والجفاف من خلال استهداف ناقلات السكروز MdSUT2.2 للفسفرة في التفاح [22 ، 23]. الإفراط في التعبير عن BnCBL1-BnCIPK6 في ب- نابوس يمكن أن يعزز تحمل الملوحة العالية وانخفاض تحمل البوتاسيوم [24]. في الختام ، أكدت الأدلة المتزايدة على أهمية SnRKs وظيفتها في استخدام التغذية والاستجابة للتوتر ، وأخيرا يمكن للباحثين تحسين مقاومة النباتات للضغوط عن طريق التلاعب الجيني باستخدام هذه الجينات.

napus براسيكا هو محصول زيتي مهم في العالم. في الآونة الأخيرة ، جينومات دارمور-bzh (النمط البيئي الشتوي) ، Zhongshuang 11 و NY7 (النمط البيئي الشتوي seni) تم تسلسلها وتجميعها بنجاح [25،26،27] ومع ذلك ، فإن التحليل المنهجي لـ BnSnRK لم يتم الإبلاغ عن عائلة الجينات بشكل جيد. في هذه الدراسة ، 114 SnRK تم التعرف على أعضاء الجينات في ب- نابوس الجينوم. قمنا بتحليل منهجي لعلاقات النشوء والتطور ، والزخارف البروتينية ، والتركيبات الجينية ، وتوزيعات الكروموسومات و رابطة الدول المستقلة-العناصر في مناطق المروج. علاوة على ذلك ، لمحات التعبير عن BnSnRKs في الأنسجة المتنوعة وكذلك تحت الضغوط اللاأحيائية. بالإضافة إلى ذلك ، النيوكلوتايد لكل منها BnSnRK تم التعرف على الجين بشكل منهجي في مجموعة عالمية تضم 300 مدخلات من الأصول الوراثية الأساسية. ستوفر هذه النتائج معلومات مفيدة لمزيد من التحقيق في الآليات الجزيئية BnSnRK الجينات لتحمل الإجهاد اللاأحيائي والتكاثر الجزيئي في ب- نابوس.


معلومات كاملة عن خصائص عائلة Malvaceae

Malvaceae هي عائلة ثنائية الفلقة تضم حوالي 82 جنسًا و 1500 نوعًا ، موزعة في جميع أنحاء العالم تقريبًا وهي وفيرة بشكل خاص في trpics. يوجد في الهند 22 جنسًا وحوالي 110 نوعًا.

شخصيات الأزهار من عائلة Malvaceae:

Infloroscence & # 8211 كلا النوعين Racemose و cymose. في Althea Rosea هو عنصر من فصيلة النسر ، في Hibiscus rosasinesis ، يكون إبطيًا ، انفراديًا ونهائيًا.

Bracteate ، bracteolate ، متفاوتة في العدد من 3 إلى العديد من هيكل يشبه الكأس واضح يعرف باسم epicalyx ، pedicellate. الزهرة خماسية الشكل ، ثنائية الميول الجنسية ، خماسية.

هناك دوامة من epicalyx في قاعدة الزهرة. في بعض الأحيان يكون الملحمة غائبة. مثال. عدد من epicalyx يختلف من 5 إلى 7.

عدد sepals هو aestivation الصمّامات الأنبوبيّة أو الأنبوبيّة أو الدوّارة.

عدد البتلات 5 ، متعدد الفلزات غالبًا ما يكون كبيرًا ومبهجًا وملتويًا. في الجزء القاعدي ، تكون البتلات ملتصقة بقاعدة الأنبوب الطرفي ، وبالتالي تعطي مظهرًا خاطئًا لكونها مشيمية.

Androecium- الأسدية عديدة ، والجزء السفلي من الخيوط متحد لتشكيل أنبوب حول المبيض ونمط يعرف باسم أنبوب القدرة على التحمل. وصمة العار تخرج من الفتحة القمية للأنبوب الصدري. الأنثرات خالية من الثبات الظهري ، على شكل الكلى ، متجانسة عن طريق الشق الطولي. في سيدا لا يوجد سوى 5 أسدية في وضع مضاد للفطريات.

Gynoecium- 5 carpels ، syncarpous ، نمط طويل نحيف ، وصمة عار pentaloid أو جلوبوز مؤجر ، مبيض 5 حجرة ، محورية مشيمة ، بويضات عادة كثيرة أو مفردة ، مبيض متفوق.

منحني جنين السويداء.

اسم مصنعين لهما أهمية اقتصادية:

(أنا) الكركديه sabdariffa& # 8211 كأس سمين وأوراق صالحة للأكل.


نتائج

تحديد التسلسل وتحليل النشوء والتطور للنبات SF1 عائلة الجينات

لتحديد SF1 أفراد عائلة الجينات في النباتات ، أجرينا بحث BLASTp باستخدام أرابيدوبسيس AtSF1 (AT5G51300) تسلسل الأحماض الأمينية مقابل قاعدة بيانات Phytozome (الإصدار 12.1). بعد تصفية التسلسل بدون SF1 تسلسل التوقيع أو المقطوعة ، تم استرداد ما مجموعه 92 تسلسلًا من 59 نوعًا نباتيًا ، والتي تم تصنيفها تقريبًا على أنها 7 طحالب ، و 5 طحالب ، و 1 كاسيات بذور أساسية ، و 21 قطعة أحادية ، و 58 eudicots (الجدول S1). على وجه التحديد ، كان النوع الوحيد الذي يحتوي على أربع نسخ من نبات SF1s يوتريما سالسوجينيوم (حب الرشاد) (الجدول S1). على وجه الخصوص ، ثلاث نسخ من SF1 الجينات لوحظت في خمسة أنواع ، بما في ذلك بانيكوم فيرجاتوم (سويتش جراس) ، Triticum aestivum (قمح طري) ، دوقوس كاروتا (جزرة)، كالانشو لاكسيفلورا (تشويق أرملة حليبي) و ساليكس بوربوريا (الأرجواني أوزييه الصفصاف). بالإضافة إلى ذلك ، احتوت 20 نوعًا من النباتات على نسختين ، و 33 نوعًا ، بما في ذلك النبات النموذجي أرابيدوبسيس، تمتلك نسخة واحدة فقط من النبات SF1s، على التوالى. العدد الأكبر نسبيًا من SF1 الجينات والعدد الأعلى من الأنواع النباتية في هذا العمل أظهر عالمية وتعقيد SF1 عائلة الجينات. زودتنا التسلسلات المسترجعة لـ 59 نوعًا من النباتات بمعلومات أكثر اكتمالاً لتحليل العلاقة التطورية لـ SF1 عائلة الجينات. بعد ذلك ، تم إنشاء شجرة نسج متجذرة بناءً على تسلسل البروتين 92 المذكور أعلاه باستخدام طريقة الاحتمالية القصوى. تم تمثيل رباط التمهيد للشجرة (العتبة: 0-1) بتدرج لوني (الشكل 1). بشكل عام ، كل شيء SF1 تم تجميع تسلسل البروتين في أربع مجموعات رئيسية بما في ذلك الطحالب (باللون الأصفر) ، والنباتات البرية الأخرى (باللون الأخضر) ، و monocots (باللون الوردي) و eudicots (باللون الأزرق) ، ونوع واحد (Amborella trichopoda) تنتمي إلى كاسيات البذور الأساسية (تظهر بلون عديم اللون). كانت شجرة النشوء والتطور لـ SF1s (الشكلان 1 و 2 ، اللوحة اليسرى) مع طوبولوجيا واضحة وقيم التمهيد العالية الإجمالية مشابهة للاتجاه التطوري من النباتات المنخفضة إلى النباتات الأعلى التي تم الإبلاغ عنها في دراسات أخرى. على سبيل المثال ، كانت جينات الطحالب في الفرع الأصفر أعضاء تمثيلية للسلالة التي تباعدت قبل تطور نباتات الأرض ، والتي كانت الجزء الأساسي من نسالة. في الفرع الأزرق ، خمسة متواليات من كالانشو مع قيم BS الأعلى شكلت طبقة فرعية ، مما يدل على علاقاتها التطورية الأقرب. بالإضافة إلى ذلك ، Cagra.3782 s0026.1.p from كابسيلا غرانديفلورا و Carubv10025900m من C. الحصبة الألمانية شكلت طبقة فرعية مع أرابيدوبسيس متواليات ، لأنهم جميعًا ينتمون إلى Brassicaceae ، وهو ما يتوافق مع نظام APG IV (الشكل 1 والجدول S1). عادة ، تم تجميع بعض متواليات SF1 المتجانسة من نفس النوع في نفس الفرع الصغير بجانب بعضها البعض ، وشملت هذه الأنواع الكاجو وفول الصويا والتفاح وفراولة الغابات والكينوا والجزر وكولورادو الأزرق كولومبين والذرة والقمح الشائع وعشب الحبوب والطحالب وطحلب المستنقعات (الشكل 1 والجدول S1). على النقيض من ذلك ، تم تجميع بعض أعضاء SF1 المتجانسين الآخرين من نفس النوع في مجموعات فرعية مختلفة ، مثل صفصاف أوزير الأرجواني ، الحور ، خشب القطن الشرقي ، حب الرشاد ، كالانشو ثنائي الصيغة الصبغية ، إثارة الأرملة اللبنية ، ذعر القاعة ، عشبة التبديل ، الطحالب الخضراء و فولفوكس (الشكل 1 والجدول S1).

شجرة النشوء والتطور الدائرية SF1 عائلة الجينات المتوفرة في النباتات. شجرة النشوء والتطور SF1 تم إنشاء الجينات في النباتات بناءً على الاحتمالية القصوى مع نموذج JTT + G باستخدام PhyML v3.037. تم اختيار ما مجموعه 92 تسلسلًا بروتينيًا من 59 نوعًا نباتيًا لحساب علاقة النشوء والتطور لبناء الأشجار. يتم تصنيف قيم Bootstrap في كل فرع رئيسي. يتم عرض المعلومات المقابلة لكل نسخة مثل اسم الأنواع والاسم الشائع وعدد النصوص المحددة ومعرف النسخة الخاصة بهم (التسمية) في الجدول S1 (التصنيفات القائمة على نظام APG-IV)

مقارنات بنية الجينات وتحديد الزخارف المحفوظة بين النبات SF1 الجينات. من اللوحة اليسرى إلى اللوحة اليمنى: شجرة النشوء والتطور العمودية ، والتنظيم الجيني والزخارف المحفوظة (كدنا) المحددة بواسطة تحليل MEME. تظهر مراحل Intron 0 و 1 و 2 على بنية الجينات. تم سرد التسلسل المحفوظ لعشرة أشكال محددة ممثلة في مربعات ملونة مختلفة أدناه. تم تقليل بعض الجينات الطويلة إلى نصف طولها الأصلي لتناسب هذه الصورة

هيكل الجينات وتحليل الحافز المحفوظة

من الضروري مقارنة منظمة exon-intron والزخارف المحفوظة للنبات SF1 عائلة الجينات لتوضيح عمليتها التطورية ووظيفتها المحتملة. نماذج التركيب الجيني لـ SF1 تم ربط الجينات بشجرة النشوء والتطور (الشكل 2) ، كما تم عرض مرحلة intron المقابلة لكل منها (الشكل 2 ، الجدول S2). يوضح الشكل 2 (الوسط ، اللوحة) أن طول الجين وهيكل كل عضو من أعضاء SF1 يعرض الأسرة اختلافات كبيرة. على سبيل المثال ، التركيب الجيني لـ 23 عضوًا من 92 SF1 لم تحتوي جينات العائلة على تسلسلات intron ، وتمثل هذه المجموعة الفرعية 15.7 ٪ من إجمالي عدد الأعضاء. ثمانية وأربعون متتالية من SF1 كان للجينات 2 من منظمات intron exon-1 ، وهو ما يمثل 52.2 ٪ من جميع الجينات. على وجه الخصوص ، كان لبعض الجينات من الطحالب exons متعددة ، بما في ذلك Vocar.0008 s0294.1.p (فولفوكس كارتري) التي تحتوي على معظم exons (19 exons). علاوة على ذلك ، لوحظت أيضًا تراكيب جينية مختلفة في نفس الفرع الفرعي. على سبيل المثال ، تسلسلين من زيا ميس (الذرة) (Zm00008a037777_P01 ، 3 exons و Zm00008a007621_P01 ، 4 exons) لوحظ أن لها هياكل جينية مميزة. على الرغم من أن تشوه البنية الجينية لكل عضو في SF1 كان كبيرًا ، وجدنا أن طول CDS لم يتغير بشكل كبير (الشكل 2). وبالتالي ، ما إذا كان يؤثر على تمايز وظائفهم الجينية يحتاج إلى مزيد من التحقيق. أظهرت التحقيقات الإضافية حول الزخارف المحفوظة باستخدام أداة البحث Multiple Em لاستخراج الحافز (MEME) أن معظم SF1 أظهرت الجينات (79 تسلسلًا) توقيعات متسلسلة متشابهة وبنفس الترتيب واحتوت جميعها على 10 أشكال تم تحليلها ، باستثناء تسلسل واحد من ميكروموناس بوسيلا (50949) له موقع مختلف (الشكل 2 ، اللوحة اليمنى). على الرغم من عدم وجود اختلافات واضحة في الأشكال المحفوظة التي تم تحديدها بين كاسيات البذور القاعدية و monocots و eudicots ، فقد وجد أن متواليات من نفس النوع لها أشكال مختلفة (الشكل 2). على سبيل المثال ، Aqcoe5G406900.1.p و Aqcoe7G039300.1.p من eudicot Aquilegia coerulea تحتوي على 10 زخارف و 9 زخارف على التوالي. تم العثور على نفس الوضع في D. كاروتا تحتوي DCAR_006843 و DCAR_008506 و DCAR_004968 على 10 أشكال و 9 أشكال و 10 أشكال على التوالي. ومن المثير للاهتمام أن طول CDS لـ DCAR_008506 كان الأطول. والجدير بالذكر أن بعض التسلسلات من الطحالب والطحالب كانت تحتوي على عدد أقل من الزخارف المحفوظة. على سبيل المثال ، في bryophyta ، تسلسل باتينز فيسكوميتريلا (Pp3c7_10890V3.1.p و Pp3c11_24710V3.1.p) ، خفاقة الطحال (Sphfalx0015s0077.1.p و Sphfalx0010s0197.1.p) و مارشانتيا بوليمورفا (Mapoly0009s0189.1.p) كان له تسعة أشكال. في نباتات الطحالب ، كان لتسلسل 145،219 و 62،857 من Micromonas 7 أشكال فقط و 6 أشكال على التوالي. علاوة على ذلك ، على الرغم من أن تسلسل فولفوكس كارتري (Vocar.0007 s0345.1.p و Vocar.0008 s0294.1.p) و كلاميدوموناس رينهاردتي (Cre12.g553750.t1.1 و Cre09.g386731.t1.1) احتوت على إكسونات متعددة ، وكان لديهم 9 أشكال ، مما يشير إلى أن اختلاف تسلسلهم كان له تأثير ضئيل على فئات الوظائف. تم إجراء تحليل ارتباط إضافي لمناطق SF1 exon لتوضيح كسب / خسارة الإنترونات. تظهر الارتباطات بين نسخ نبات SF1s في الشكل 3 ، مما يوفر معلومات إضافية لتحليل النشوء والتطور. على سبيل المثال ، هناك تشابه أكبر بين PGSC0003DMT400081859 و Migut.D02531.2 بسبب التطابقات التامة المتعددة بين exons للنصين.

تحليل تطور بنية الجين مع مجموعة تقويم العظام SF1 الجينات. ترتبط بنية Exon-intron ومرحلة intron (اللوحة اليمنى) بشجرة الأنواع النباتية (اللوحة اليسرى). تمثل الجينات ذات اللون الأحمر أعضاء النبات SF1 الجينات. تعني الخطوط الملونة المختلفة نتائج مقارنة مختلفة بين الأنواع

تحليل مجال البروتين والزخارف المحفوظة في الببتيدات

تم تحليل مجالات البروتين باستخدام متواليات الببتيد الـ 92 المختارة أعلاه من 59 نوعًا نباتيًا ، وكانت شروح الببتيدات مرتبطة بعامل الربط وتم التنبؤ بزخارف البروتين المحفوظة وفقًا لتسلسلات الببتيد المسترجعة بواسطة تحليل MEME (الشكل 4). وبالتالي ، تم العثور على جميع SF1s بها مجال SF1_HH N-terminal على الطرف N للببتيدات متبوعًا بمجال KH ومجال C-terminal ، أي نموذج التعرف على RNA (RRM) (الشكل 4 ، اللوحة الوسطى). ومن المثير للاهتمام ، في الطحالب ، 3 ببتيدات من م. pusilla (145219), V. كارتيري (Vocar.0008 s0294.1.p) و C.reinhardtii (Cre09.g386731.t1.1) كان له نطاقي RRM. تراوحت أطوال الأحماض الأمينية لبروتينات SF1 من 499 aa إلى 1583 aa ، وكان معظمها يمتلك 700 إلى 800 من الأحماض الأمينية (الجدول S3). باستمرار ، معظمها يتراوح طولها بين 700 إلى 800 حمض أميني. أظهر التنبؤ بالموقع الخلوي أن غالبية بروتينات SF1 كانت لها توطين نووي (86 ، 93.4 ٪) (الجدول S3). علاوة على ذلك ، فإن البروتينات التي تحتوي على 30.147 م 02450 (الخروع COMMUNIS) و Migut.F01191.1.p (ميمولوس جوتاتوس) في بروتينات الفجوات في Traes_2DL_6F03F05FA.4 (T. aestivum) و 145219 (م. pusilla) من المتوقع أن تكون بروتينات حشوية لـ GSMUA_Achr5P25100_001 (موسى المؤنف) و Cre09.g386731.t1.1 (C.reinhardtii) في البلاستيدات الخضراء والشبكة الإندوبلازمية ، على التوالي.

مقارنات مجالات البروتين وتحديد الحافز المحفوظ بين النبات SF1 الجينات. يتم عرض مجال البروتين (اللوحة الوسطى) والزخارف المحفوظة بالبروتين المحددة (اللوحة اليمنى) التي تم تحديدها بواسطة تحليل MEME مقابل شجرة النشوء والتطور العمودية (اللوحة اليسرى). تم سرد التسلسل المحفوظ لعشرة أشكال محددة ممثلة في مربعات ملونة مختلفة أدناه

تم استخدام تحليل MEME لتسلسل الببتيد SF1 للتنبؤ بإجمالي 10 أشكال محفوظة ، والتي يتم تقديمها كمربعات ملونة وتغطي معظم البروتين (الشكل 4 ، اللوحة اليمنى). أظهر تحليل إضافي أن 77 ببتيدًا يحتوي على جميع الأشكال العشرة ، وهو ما يمثل حوالي 83.7 ٪ من جميع تسلسلات بروتين SF1 التي تم تحليلها في الدراسة. ومن المثير للاهتمام ، أن جميع التسلسلات من الطحالب تحتوي على 10 زخارف محفوظة في التحليل ، مما يشير إلى الحفاظ على بروتينات SF1 في الطحالب. علاوة على ذلك ، كان لدى جميع eudicots تقريبًا 10 زخارف محفوظة - باستثناء Anacardium occidentale (Anaoc.0018 s0425.1.p) و C. grandiflora (Cagra.3782 s0026.1.p) التي تفتقر إلى الشكل 2 و Malus domestica (MDP0000558834) ، فراغاريا فيسكا (mrna21192.1-v1.0-hybrid) و براسيكا رابا (Brara.C01481.1.p) الذي يفتقر إلى الشكل 10 - بينما كان لمعظم الأحاديات ثمانية أشكال محفوظة. في المقابل ، تمتلك نباتات الطحالب فقط ما يقرب من نصف الأشكال العشرة المتوقعة بسبب ببتيداتها مع نطاقات بروتين متكاملة ، مما يعني أقل درجة من الحفظ والتباعد لبروتينات SF1 النباتية في الطحالب. كانت الزخارف T التي شاركتها جميع الطحالب هي الشكل 3 والعنصر 4 والعنصر 5 والعنصر 9.

تحليل المروج والتعبير الخاص بالأنسجة SF1 الجينات

لمزيد من تحليل تنظيم المصنع SF1 الجينات على مستوى النسخ ، تسلسلات المنبع 1.5 كيلو بايت من النبات SF1 تم الحصول على الجينات من قاعدة بيانات Phytozome ، ثم من رابطة الدول المستقلة- تم تحديد عناصر كل مروج باستخدام برنامج PlantCARE (الجدول S4) [37]. وبالتالي ، تم توقع ما مجموعه 108 زخارف. بشكل عام ، ثمانية رابطة الدول المستقلة- تم اختيار العناصر المتعلقة بالتعبير الخاص بالأنسجة فيما بينها (الشكل 5 والجدول S4) ، بما في ذلك HD-Zip1 للتمايز بين خلايا الحاجز الوسطي ، وعنصر RY الذي ينظم التعبير الخاص بالبذور ، و AACA_motif و GCN4_motif المتورطان في تعبير السويداء ، و CAT-box و CCGTCC-box و dOCT و OCT للتعبير الإنشائي. أظهر مزيد من التحليل أن هناك 50 فقط من مروجي SF1 الجينات التي لها تنظيم خاص بالأنسجة رابطة الدول المستقلة-عناصر. على وجه الخصوص ، تم تشغيل صندوق CAT وصندوق CCGTCC بأعلى تردد وأكبر وفرة في مروجي SF1 الجينات. كلاهما ينظم التعبير الخاص بالمرستيم ويلعبان أدوارًا رئيسية أثناء تطوير النباتات ونموها. باستمرار ، بروم أرجواني كاذب (ديستاتشيون Brachypodium) من monocots ليس فقط صندوق CAT وصندوق CCGTCC ، ولكن تم التعبير عنه أيضًا بشكل كبير في الأوراق الشابة ، والداخلية ، والجذور العرضية والجذور (الشكل 5 والشكل S2). ومع ذلك ، لم يتم العثور على زخارف تربط التعبير العالي لاثنين SF1ق من جلايسين ماكس (فول الصويا) في SAM وطرف الجذر (الشكل S1). بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف AACA_motif فقط في Solanum tuberosum (PGSC0003DMP400032853) من البطاطس ، مما يشير إلى دورها المحدد في تنظيم التعبير السلبي الخاص بالسويداء. علاوة على ذلك ، كان HD-Zip 1 موجودًا في Podel.03G113200.1.p من Populus deltoides (خشب القطن الشرقي) و Spipo17G0046100 من Spirodela polyrhiza (طحلب بط أكبر). تم اكتشاف عنصر RY في مروج مصنع نموذج ديكوت أرابيدوبسيس، كما تم الإبلاغ عن تعبير منخفض في البذور الجافة في أرابيدوبسيس (الشكل 6) ، مما يشير إلى أن عنصر RY متورط في التعبير السلبي الخاص بالبذور أرابيدوبسيس. علاوة على ذلك ، أظهرت مستويات التعبير في نفس نوع الأنسجة اختلافات معنوية خلال مراحل النمو المختلفة على سبيل المثال ، مستوى التعبير في سداة مرحلة الزهرة 15 من أرابيدوبسيس كان من الواضح أنه أعلى من مراحل تطور الزهرة الأخرى. ومع ذلك ، فإن مستويات التعبير عن مراحل النمو المختلفة Solanum lycopersicum لم تكن متشابهة فقط ولكنها أقل انخفاضًا ، ولم يتم العثور على أشكال في المحفز في الطماطم (الشكلان 5 و S1). علاوة على ذلك ، تم اكتشاف أنماط تعبير مختلفة في عدة SF1 الجينات ذات النسخ المتعددة (الأشكال 6 و S1 و S6). على سبيل المثال ، تم اكتشاف ملفات تعريف تعبير الأنسجة مماثلة في اثنين SF1 متجانسات من ديكوت Populus trichocarpa (Potri.001G126400.1 و Potri.003G107200.1) والمونوكوت زيا ميس (Zm00008a007621_P01 و Zm00008a037777_P01) (الشكل S1 و S5). في المقابل ، اثنان SF1 جينات S. tuberosum أظهرت أنماط تعبير تفاضلية ، مشابهة لـ ماكس (الشكلان 6 و S1).

تحليل الزخارف المتعلقة بخصوصية الأنسجة في النبات SF1 مناطق المروج. يتم تمثيل ثمانية زخارف متفاعلة في مثلثات لونية مختلفة. وُضعت مواضع هذه الأشكال المحددة على طول المناطق المرافقة 1.5 كيلو بايت 5 أوم لكل منها SF1 الجين. يمثل الخط الثابت والمنقط مناطق بها أزواج أساسية ومناطق بدون تسلسلات أو قاعدة N ملحقة على التوالي. تمثل الرموز الموجودة أعلى الخط الزخارف الموجودة في الخيط الزائد ، بينما تمثل الرموز الموجودة أسفل الخط الزخارف الموجودة في الشريط الناقص. وظيفة الزخارف: عزر AACA ، المتورط في التعبير السلبي الخاص بالسويداء ، صندوق CAT ، عنصر تنظيمي مؤثر في رابطة الدول المستقلة يتعلق بتعبير Meristem CCGTCC-box ، عنصر تنظيمي يعمل برابطة الدول المستقلة المرتبط بتنشيط مرستيم محدد dOCT ، عنصر تنظيمي يعمل بنظام cis لتنشيط معين من نوع GCN4_motif ، عنصر منظم رابطة الدول المستقلة متورط في تعبير السويداء HD-Zip1 ، عنصر مشارك في تمايز خلايا الميزوفيل الحبيبي ، عنصر RY ، عنصر تنظيمي يعمل في رابطة الدول المستقلة يشارك في التنظيم الخاص بالبذور. تمثل الخطوط الرأسية السوداء كسرًا عند هذا الفرع المحدد OCT ، العنصر التنظيمي المؤثر في رابطة الدول المستقلة المرتبط بتنشيط معين من meristem

تحليل أنماط التعبير لجينات SF1 في عدة نباتات. أ تحليل RT-PCR لـ AtSF1 و PtSF1 المرتبط بتعبير الأشكال الإسوية في الجذور والبراعم والأوراق والزهور. يشار إلى النماذج الجينية لكل شكل إسوي (AtSF1 و PtSF1) (أسود ، منطقة ترميز بيضاء ، مناطق غير مترجمة غير مشفرة). تم تحضير عينات من الحمض النووي الريبي للعلاج بالمانيتول من شتلات عمرها 7 أيام عند التعرض لـ 350 ملي مولار مانيتول. The Arabidopsis actin2 and the poplar 18S rRNA gene were used as the internal expression control. ب Real-time RT-PCR expression analysis of AtSF1 and PtSF1 associated with their isoforms. ج أنماط التعبير عن أرابيدوبسيس و Solanum tuberosum (potato) SF1 الجينات. Expression data were obtained from the plant eFP browser microarray datasets, transformed by Lg conversion and presented as a heatmap. Red colour represents high levels of transcript abundance, and blue represents low transcript abundance

Analysis of promoter and internal and external hormones expression of SF1 الجينات

In long-term evolution and development, plants have gradually formed mechanisms of adaptation and resistance to adversity to maintain their life and sustain growth. To understand the regulatory mechanisms of internal and external stimuli on plant SF1s, cis-acting elements involved in hormone and stress were studied with the PlantCARE database (Fig. 7, Table S4). Finally, 19 hormone- and stress-related motifs were selected from 92 promoter sequences of plant SF1s. There are 12 hormone-related motifs including abscisic acid (ABRE), auxin (AuxRE, AuxRE-core, TGA-box, TGA-element), ethylene (ERE), gibberellin (GARE-motif, P-box, TATC-box), MeJA (CGTCA-motif, TGACG-motif), and salicylic acid (TCA-element) and five stress-related motifs including low-temperature (LTR), drought (MBS), wound (WUN-motif) and anoxic (ARE, GC-motif) motifs. Almost each SF1 sequence had a great diversity of رابطة الدول المستقلة-elements in its promoter regions except some sequences such as Araha.13031 s0002.1 and Traes_2AL_3D6729692.1 which did not contain a single motif due to the sequences contain ‘N’ or no promoter, suggesting that multiple hormones-mediated signalling pathways are closely related to SF1 plants resistance. Analysis showed that more than half of SF1 promoters contained ABRE, CGTCA-motif, TGACG-motif and ARE, respectively. Moreover, external hormone signals also affect the abundance of SF1 transcripts (Figure S3). على سبيل المثال ، في أرابيدوبسيس (AT5G51300.1), MJ (methyl jasmonate) inhibited its expression (Fig. 7), and treatment with other hormones like ACC (a precursor of ethylene), IAA (auxin), ABA and GA (gibberellin) regulates the expression of AT5G51300.1.

Analysis of motif-related hormone and stresses in the plant SF1 promoter regions. Nineteen cis-acting elements are represented in different color symbols. Positions of these identified motifs are labeelled along the 1.5 kb 5′-flanking regions of each SF1 الجين. The line solid and dotted represents regions with basic pairs and regions of no sequences or annexed base N respectively. Symbols on above the line represent the motifs at the plus strand, whereas symbols on below the line represent the motifs at the minus strand. Function of motifs: ABRE, cis-acting element involved in the abscisic acid responsiveness ARE, cis-acting regulatory element essential for the anaerobic induction AT-rich sequence, element for maximal elicitor-mediated activation (2copies) AuxRE, part of an auxin-responsive element AuxRR-core, cis-acting regulatory element involved in auxin responsiveness CGTCA-motif, cis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness ERE, ethylene-responsive element GARE-motif, gibberellin-responsive element GC-motif, enhancer-like element involved in anoxic specific inducibility LTR, cis-acting element involved in low-temperature responsiveness TATC-box, cis-acting element involved in gibberellin-responsiveness TCA-element, cis-acting element involved in salicylic acid responsiveness MBS, MYB binding site involved in drought-inducibility P-box, gibberellin-responsive element TC-rich repeats, cis-acting element involved in defence and stress responsiveness TGA-box, part of an auxin-resp onsive element TGACG-motif, cis-acting regulatory element involved in the MeJA-responsiveness TGA-element, auxin-responsive element WUN-motif, wound-responsive element

Analysis of protein-protein interaction network and structural conservation

Protein-protein interaction (PPI) network analysis can systematically reveal the working principle of proteins in biological systems, the molecular mechanisms of biological signals and energy metabolism, and the functional relationships between proteins. In this study, we generated protein-protein interaction networks of the SF1 protein according to the representative protein sequence of أرابيدوبسيس (AT5G51300) using the STRING database based on experiments (Fig. 8a). Finally, 10 predicted functional partners of the SF1 protein were obtained, including CDC5 (AT1G09770.1), AT1G10580 (AT1G10580.1), ATU2AF65A (AT4G36690.1), AT2G33440 (AT2G33440.1), AT2G33435 (AT2G33435.1), AT1G60900 (AT1G60900.1), AT1G60830 (AT1G60830.1), MAC3B (AT2G33340.1), MAC3A (AT1G04510.1), and AT1G31870 (AT1G31870.1) (Fig. 8a). CDC5, MAC3A and MAC3B are components of the MAC complex that probably regulate defence responses through transcriptional control and thereby are essential for plant innate immunity. All of them may be involved in pre-mRNA splicing and DNA repair. AT1G10580 is pre-mRNA-processing factor 17, and AT1G31870 is splicing factor CWC26. Both proteins participate in RNA splicing and pre-mRNA processing. AT2G33440, AT2G33435 and AT1G60830 are RNA recognition motif-containing proteins whose main molecular functions are involved in pre-mRNA splice site binding. ATU2AF65A and AT1G60900 are splicing factor U2af large subunit A and B, respectively, and they are necessary for the splicing of pre-mRNA. AT5G51300 (splicing factor-like protein 1) has already been demonstrated to be necessary for the splicing of pre-mRNA, development, and abscisic acid (ABA) responses. In general, SF1 protein and its functional partners are generally involved in RNA splicing and pre-mRNA processing, and some of them also possess functions in defence response to bacteria (Fig. 8a).

Representative interaction network and conserved amino acid sequence analysis of plant SF1s. أ Interaction network of أرابيدوبسيس (AT5G51300) based on experimental data. Each network node represents all proteins produced by a single, protein-coding gene locus. Different coloured nodes represent query proteins and the first shell of interactors. Filled nodes represent that some 3D structure is known or predicted, while empty nodes represent proteins of unknown 3D structure. Edges represent protein-protein associations in which proteins jointly contribute to a shared function. ب Conserved domains of plant SF1s. The 3D structure of plant SF1 were generated according to the أرابيدوبسيس sequence (AT5G51300) and represented with their target RNA. The ribbon colored by the ConSur Grade (1-blue to 9-purple) represent the conservation grades of the identified peptides of SF1s

ال A. thaliana SF1 protein includes three domains: splicing factor 1 helix-hairpin domain (residue: 126–237), KH domain (residue: 244–330) and RNA recognition motif (residue: 482–552). Multiple-sequence alignment revealed that the conservations of these domains are relatively high (Figure S4), suggesting similar functions of these genes. Furthermore, a 3D model of the splicing factor 1 helix-hairpin domain and KH domain were reconstructed according to two crystal structures by using a homology modelling approach (Fig. 8b). The first domain (helix-hairpin domain) forms a secondary, hydrophobic interface with U2AF65 (UHM) [80]. The second one (KH domain) is present in a wide variety of nucleic acid-binding proteins [15]. Therefore, we superimposed the crystal structure of U2AF65 (2M0G) and RNA (1K1G) on the structure from homology modelling to observe the interaction. The residues with higher ConSurf Grade are more conserved. The ConSurf Grade of 198 (74.4%) residues was over 7, and the ConSurf Grade of 111 (41.7%) residues was over 9. More importantly, the binding domain of RNA was highly conserved (Fig. 8b). All of the import residues had a ConSurf Grade higher than 7, except for Val288. The residues at position 288 have similar physiochemical properties, such as Val and Ile. Another domain was not as preserved as splicing factor 1 helix-hairpin domain with a loop interacting with U2AF65. However, the important residues have relatively high ConSurf Grade, and only two residues (Lys146 and Asp147) have ConSurf Grades less than 7. In the lower plants, these two residues are replaced by Ile, Gly, Tyr, Thr, Ala and Gly, Ser, or His. At the same time, they are lost in many species. Therefore, the functions of these domains are conserved. The RNA binding domain is much more conserved than the U2AF65 binding domain, especially in lower plants.


1.17: Plant Family Characteristics - Biology

الكرنب
Plants of the Mustard Family
(Previously known as Cruciferae )

Mustard flowers are easy to recognize. If you have a radish or turnip blooming in the garden, then take a close look at the blossoms. When identifying flower parts, it is best to start on the outside of the flower and work towards the middle like this: sepals, petals, stamens, and pistil(s).

On the outside of the mustard flower you will see 4 sepals, usually green. There are also 4 petals, typically arranged like either the letters "X" or "H". Inside the flower you will see 6 stamens: 4 tall and 2 short. You can remember that the stamens are the male part of the flower because they always "stay men". The female part is the pistil, found at the very center of the flower.

For the purposes of the Mustard family, all you need to remember is "4 petals with 6 stamens--4 tall and 2 short". If you find that combination in a flower, then you know it is a member of the Mustard family. Worldwide there are 375 genera and 3200 species. About 55 genera are found in North America.

All species of Mustard are edible, although some taste better than others. In other words, it doesn't matter which species of mustard you find. As long as you have correctly identified it as a member of the Mustard family, then you can safely try it and see if you want it in your salad or not.

Most members of the Mustard family are weedy species with short lifecycles like the radish. Look for them in disturbed soils such as a garden or construction site, where the ground is exposed to rapid drying by the sun and wind. The Mustards sprout quickly and grow fast, flowering and setting seed early in the season before all moisture is lost from the ground.

Also be sure to look closely at a Mustard seedpod, called a silicle or silique, meaning a pod where the outside walls fall away leaving the translucent interior partition intact. They come in many shapes and sizes, as you can see in the illustration, but they always form a raceme on the flower stalk, which looks something like a spiral staircase for the little people. With practice you can easily recognize the mustards by their seed stalks alone, and from fifty feet away. Identification by the seed stalks is helpful since many of the flowers are too small to peer inside and count the stamens without a good hand lens.

Interestingly, six of our common vegetables--cabbage, cauliflower, kohlrabi, Brussels sprouts, broccoli, and kale--were all bred from a single species of mustard, Brassica oleracea . Plant breeders developed the starch-storage abilities of different parts of the plant to come up with each unique vegetable. Commercial mustard is usually made from the seeds of the black mustard ( B. nigra ) mixed with vinegar.

As you become more familiar with this family, you will begin to notice patterns in the taste and smell of the plants. While each species has its own unique taste and smell, you will soon discover an underlying pattern of mustardness. You will be able to recognize likely members of the family simply by crushing the leaves and smelling them.


1.17: Plant Family Characteristics - Biology

Most monocots are herbaceous annuals or perennials that shoot each season from an underground storage organ (bulb, corm or rhizome) although some do form small woody trees (e.g. Xanthorrhoea ). Many species have short stems and most leaves are basal, sometimes forming dense tussocks. The leaves are usually long and slender and have parallel venation. The floral parts are usually in 3's. When the perianth is petaloid (showy) there are usually two whorls, each of 3 parts. In the grasses, sedges and rushes, the perianth may be much reduced or absent. Below is a key that might be useful for determining the family of a flowering specimen.

A Basic Key to the Common Monocotyledonous Families of Tamania (based on floral characters).

ORCHIDACEAE

Plants herbaceous. Leaves often linear and grass-like arising from a bulb, tuber, corm or rhizome. Flowers actinomorphic, usually bisexual. Inflorescence often a raceme. Perianth 2 whorls of 3 tepals, free or united stamens 6 carpels 3 ovary superior. Fruit usually a capsule or berry.

Best known genera include: Astelia, Blandfordia, Burchardia, Dianella, Drymophila, Milligania.

XANTHORRHOEACEAE - grass-trees, mat-rushes

Small trees or perennials with more or less woody stems. Leaves are tough and linear. Flowers radially symmetrical, usually bisexual but sometimes unisexual in Lomandra . Inflorescence may be spike-like or flowers may be solitary. Tepals 6, in 2 whorls of 3, free or united stamens 6 carpels 3, united ovary superior. Fruit usually a capsule.

Best known genera include: Lomandra, Xanthorrhoea

AMARYLLIDACEAE - amaryllis family

Plants herbaceous. Leaves linear arising from a bulb. Flowers actinomorphic, bisexual. Inflorescence usually an umbel, borne on a scape (stalk). Perianth 2 whorls of 3 tepals, free or united stamens 6 carpels 3 ovary often inferior. Fruit a capsule or berry.

Mostly naturalised aliens, e.g. Agapanthus, Allium, Narcissus .

Plants herbaceous. Leaves often linear and grass-like forming a rosette or a tuft and arising from a bulb, corm or rhizome. Flowers bisexual. Inflorescences various, often panicles. Perianth of 6 tepals, inner or outer whorlk may be united to form a tube stamens 3 carpels 3 ovary inferior. Fruit a capsule.

Best known genera include: Campynema, Diplarrena, Hewardia, Patersonia .

Most orchids are perennial herbs, arising annually from rhizomes, tubers or thickened rootstocks. Flowers zygomorphic with one petal (the labellum) very different from the others and a central column stamen 1, fused with the style ovary inferior.

Best known genera include: Caladenia, Cryptostylis, Diuris, Prasophyllum, Pterostylis, Thelymitra .

Leaves radical small moss-like plants < 10 cm. Flowers unisexual or bisexual subtended by 2 or more longer, subequal bracts one stamen fruit dehiscent.

Best known genera include: Centrolepis, Gaimardia.

Plants herbaceaous. Culms (upper stalks) usually terete (circular in cross-section), with hollow internodes. Leaves sheathing, open, ligules present (small flap of tissue at the junction of the leaf blade and sheath). Flower bisexual subtended by two bracts (palea + lemma) perianth segments 2, in 1 whorl. Fruit circular in cross section pericarp and testa fused.

Best known genera include: Agropyron, Agrostis, Deyeuxia, Danthonia, Eragrostis, Hierochloe, Poa, Setaria, Sporobolus, Stipa, Tetrarrhena .

Leaves sheathing, closed, ligules absent. Stems solid, often triangular in cross-section. Flowers bisexual subtended by 1 bract. Perianth segments 0-6, in 1 whorl. Fruit often triangular in cross-section, pericarp and testa free from one another.

Best known genera include: Carex, Carpha, Cladium, Gahnia, Gymnoschoenus, Lepidosperma, Oreobolus, Schoenus, Scirpus, Unscinia .

Table 2. Differences between Cyperaceae and Graminae

1) Petaloid perianth present

a) Perianth actinomorphic (radially symmetrical)

b) Perianth zygomorphic (bilaterally symmetrical)

2) Petaloid perianth absent

a) Flowers arranged in spikelets

(ii) Leaves reduced to sheathing scales

b) Flowers arranged in clusters

CYPERACEAE GRAMINEAE
Stems usually solid and triangular in cross-section ligules usually absent. Internodes usually hollow and stems usually circular in cross-section ligules usually present.
Leaf sheath closed. Leaf sheath not closed.
Inflorescence usually subtended by one or more leaf-like involucral bracts. Inflorescence not usually subtended by leaf-like involucral bracts.
Spikelets not usually subtended by bracts, individual florets usually subtended by one bract. Spikelets usually subtended by two bracts, individual florets also usually subtended by two bracts.
Perianth absent or represented by up to 6 scales or bristles. Perianth usually represented by 2 lodicules.
Pericarp and testa usually free from one another, embryo surrounded by the endosperm. Pericarp and testa usually fused, embryo usually on one side of the endosperm.

Perennial herbs. Flower unisexual, subtended by 1 bract. Perianth segments 4-6, in 2 whorls loculi of the ovary 1-3, ovules 1 per loculus.

Best known genera include: Calorophus, Hypolaena, Lepidobolus, Leptocarpus, Restio.

Leaves often reduced to basal sheathing scales. Flowers bisexual. Perianth segments 6 free and equal scarious parts, in 2 whorls carpels 1-3, ovules commonly 1 per loculus fruit a nut. Best known genera include: Juncus, Lugula, Xerotes.


موارد

كتب

The American Horticultural Society. The American Horticultural Society Encyclopedia of Plants and Flowers. New York: DK Publishing, 2002.

Goody, J. The Culture of Flowers. New York: Cambridge University Press, 1993.

Heywood, Vernon H. ed. Flowering Plants of the World. New York: Oxford University Press, 1993.

Jones, S.B., and A.E. Luchsinger. Plant Systemmatics. New York: McGraw-Hill, 1986.

Medsger, O.P. Edible Wild Plants. New York: Collier Books, 1966.

Mozingo, H. Shrubs of the Great Basin. Reno: University of Nevada Press, 1987.

Smith, J.P. Vascular Plant Families. Eureka, CA: Mad River Press, 1977.


Taxonomic Hierarchy

In this article, we shall study the taxonomic hierarchy and the concept of species.

The Concept of Species:

A group of living organisms consisting of similar individuals capable of exchanging genes or interbreeding is called species. They are usually described in terms of their characteristics so that organisms which have a lot of similarities are grouped as the same species.

Characteristics of Species:

  • Members of species resemble one another more than with individuals of any other species.
  • Their morphological characters are similar.
  • They interbreed with other individuals within the same group to produce fertile offsprings
  • under natural conditions.
  • They share a common gene pool. Have similar karyotype and genetic material. They have descended from a common ancestor.
  • They are anatomically similar.
  • Their biochemistry is similar.

Taxonomic Hierarchy:

  • Taxon (Pl – taxa): Taxon is a group of living organisms which is used to represent a concrete unit of classification. It may be large or small. In a taxonomic hierarchy, there are a minimum of seven categories (taxa). Various taxonomic categories are species, genus, family, order, class, phylum, kingdom, and domain.
  • Category: A category is a rank or level in the hierarchical classification of organisms. In the hierarchy of categories, the kingdom is the highest and species is the lowest category.

Units of Classification:

Acronym: King Philip’s’s Classmates Sing a Song Of Family Genius Specially

It is the smallest and basic unit of classification. Taxonomic studies consider a group of individual organisms with fundamental similarities as a species. Thus all the individual members belonging to particular species show all similar characters and can breed among themselves to produce a similar type of organism. We should be able to distinguish one species from the other closely related species based on the distinct morphological differences. All the china rose (Hibiscus) plants are grouped under a species rosa Sinensis. All the potato plants are grouped under species tuberosum.

  • House crow commonly called the Indian crow (Corvus splendens) and forest crow commonly called jungle crow or raven (Corvus macrorhynchos) have the same genus but they can not breed among themselves. Hence these are two different species.
House Crow Jungle Crow or Raven
  • Horse (Equus cabalus) and ass (Equus asinus) are of the same genera but are two different species because they do not breed among themselves. The mule is an artificial hybrid of horse and ass is sterile i.e. it cannot reproduce. Hence the mule is not a species.

  • Lion (Panthera leo), Leopard (Panthera pardas) and Tiger (النمر دجلة) belong to the same genus Panthera but their species are leo, pardas and tigris respectively.
  • The plants Tomato (Solanum lycopersicum), Potato (Solanum tuberosum) and Brinjal (Solanum melongena) belong to the same genus Solanum but their species are lycopersicum, tuberosum, and melongena respectively.

Genus (Pl – genera):

It is a group of organisms of closely related species, which resemble one another in certain characters. The genus may or may not have more than one species. Genera with only one species are called monotypic while those with more than two are called polytypic.

  • Banyan tree (Ficus benghalensis) and fig tree (Ficus carica) differ in shape, size, leaves but have a similar reproductive organ like inflorescence. Hence they are of the same genera.
  • Lion (Panthera leo), Leopard (Panthera pardas) and Tiger (النمر دجلة) belong to the same genus Panthera. Genus Panthera is different from other genera of cats. Domestic cat and tiger belong to the same family but their genera are different.
  • The plants Tomato (Solanum lycopersicum), Potato (Solanum tuberosum) and Brinjal (Solanum melongena) belong to the same genus Solanum.

It is the next category higher to the genus. It is a group of organisms of closely related genera, which resemble one another in certain characters.

  • Domestic cat (Felis domestica) and Lio (Panthera leo) belong to cat family Felidae because both of them possess a similar structure and has retractive claws.
  • The family of Dogs and Foxes is Canidae.
  • Family Gramineae: Wheat, Rice, and maize.
  • Family Leguminosae: Gram, Pea, Soyabean
  • Family Solanaceae: Genera Solanum, Petunia, Datura

It is next category higher to the family. It is a group of organisms of closely related families, which resemble one another in major characters. It should be noted that the order is higher taxonomic categories. Hence very few similar characters are shown by members.

  • Both the tiger (النمر دجلة) and the wolf (Cannis lupus) possess jaws with powerful incisors and large sharp canines. This adaptation is for flesh-eating. Hence tiger and wolf have the same order Carnivora. Thus Order Carnivora includes families Felidae and Canidae.
  • In plant, order, Rosales includes families Leguminosae and Rosaceae.

It is the next category higher to the order. It is a group of organisms of closely related sub-classes or order, which resemble one another in certain characters. The similarities in the orders of a class are still less than in the families of an order.

  • Chordates such as rats, dogs, bats, monkeys, camel are characterized by a hairy exoskeleton, milk glands (mammari glands)and external ears, belong to the same class Mammalia. Class Mammalia includes order Carnivora (has carnivorous animals like lion, tiger, leopards, etc.) and order Primata (includes man, monkey, Chimpanzee, Gorilla, Gibbons, etc)
  • All vascular plants are categorized under class Tracheophyta.

Phylum (for animals) and Division (for plants):

It is the next category higher to the class. It is a group of organisms of closely related class, which resemble one another in certain characters. In the case of plants, the term Division is used for the phylum

  • all animals which have a notochord present in embryo belong to the phylum Chordata. Classes like Pisces (fishes), Amphibia (frogs and toads), Reptilia (snakes and lizards), Aves (birds) and Mammalia (mammals) are all grouped into a single phylum Chordata.
  • All flowering plants are grouped into a single division Angiosperms.

It is the next category higher to the phylum/division. It is a group of organisms of closely related phyla, which resemble one another in major characters. All animals are grouped into Kingdom Animalia and all plants are grouped into Kingdom Plantae.


Other Eukaryotic Organisms

MAREK MIS / SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Plant and animal cells are not the only types of eukaryotic cells. Protists and fungi are two other types of eukaryotic organisms. Examples of protists include algae, euglena, and amoebas. Examples of fungi include mushrooms, yeasts, and molds.


شاهد الفيديو: Reproduction of Funaria دورة حياة نبات فيوناريا (شهر نوفمبر 2022).