Gene Duplication to Reveal Adaptation Clue of Plant to Environmental Stress: A Case Study of NBS-LRR Genes in Soybean

Abstract

ABSTRAK Gen responsif terhadap cekaman lingkungan yang bertahan setelah mengalami duplikasi genom skala kecil merupakan bagian dari duplikasi genom. Namun demikian, informasi duplikasi gen yang berpengaruh terhadap sifat adaptif tanaman terhadap perubahan lingkungan masih terbatas. Ulasan ini menyajikan gambaran peristiwa duplikasi dalam genom tanaman yang berdampak terhadap duplikasi gen yang berkaitan dengan perubahan lingkungan, informasi duplikasi gen yang merupakan bagian dari mekanisme adaptasi, kasus duplikasi gen nucleotide-binding site-leucine-rich repeat (NBS-LRR) pada kedelai, dan implementasi informasi duplikasi gen terhadap pemuliaan kedelai di Indonesia. Peristiwa duplikasi genom menghasilkan duplikasi gen dan berperan terhadap evolusi adaptasi pada perubahan lingkungan. Informasi umum tentang tanaman yang beradaptasi dengan cekaman lingkungan memungkinkan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang duplikasi gen sebagai mekanisme adaptasi. Gen-gen NBS-LRR yang terduplikasi diketahui berasosiasi dengan QTL terkait ketahanan penyakit dan ekspresi diferensialnya membuktikan kontribusi gen tersebut pada ketahanan kedelai terhadap cekaman biotik. Model yang diusulkan dari proses gen duplikasi NBS-LRR dapat membantu dalam memahami respons gen tersebut terhadap perubahan lingkungan. Duplikasi gen ketahanan terhadap hama/penyakit, NBS-LRR khususnya, memberikan informasi penting dalam pemilihan tetua pemuliaan dan pengembangan marka molekuler terkait ketahanan penyakit untuk memperbaiki kedelai di Indonesia secara genetik. Karena itu, sangat mungkin untuk meningkatkan program pemuliaan yang menargetkan gen ketahanan terhadap cekaman biotik/abiotik dan memberikan dasar molekuler sebagai strategi perlindungan tanaman terhadap cekaman dan pengembangan kultivar kedelai khusus untuk lingkungan ekstrim.Kata kunci: Cekaman lingkungan, duplikasi gen, hama/penyakit, kedelai, NBS-LRR.

Fine Mapping, Candidate Gene Identification and Co-segregating Marker Development for the Phytophthora Root Rot Resistance Gene RpsYD25

“…Among the resistance genes in plants that have been cloned and characterized, 61% of them belong to NBS-LRR gene (Shao et al, 2016;Kourelis and van der Hoorn, 2018;Xing et al, 2018). The accumulation of mutations in the NBS-LRR gene can increase the complexity of the NBS-LRR gene clusters and can generate new resistance types by recombining or rearranging with each other, such as gene duplication, unequal exchange, chromosomal abnormal recombination, gene conversion (Michelmore and Meyers, 1998;Meyers et al, 2003;Nagy and Bennetzen, 2008;Marone et al, 2013;Lestari et al, 2017;Lv et al, 2017). The resistance mechanism in the NBS-LRR gene cluster region is complicated.…”

“…In the cloning and functional study of the wheat powdery mildew resistance gene Pm60, it was found that the NBS-LRR powdery mildew resistance gene can interact with its adjacent NBS-LRR structural gene to jointly provide resistance against powdery mildew (Zou et al, 2018). The diversity of Rps genes on soybean chromosome 3 may be caused by the translocation, recombination or rearrangement of functional NBS-LRR genes in the NBS-LRR gene cluster to lead the different resistance types to P. sojae (Kang et al, 2012;Lestari et al, 2017). It requires further experimental support to explore whether there is a large sequence change in the mapping interval of RpsYD25 compared with the reference genome Williams82 such as the presence of other genes.…”