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

Puji Lestari, Suk-Ha Lee, I Made Tasma, nFN Asadi

Abstract


AbstractGen 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. AbstrakGenes responsive to the environmental stresses which are retained after small scale duplication are part of plant genome duplication. However, information of duplicated genes that could be adaptive to environmental changes in plant is limited. This review presents an overview of duplication events in plant genomes which impact to gene duplication in relation to environmental changes, gene duplication as an adaptation mechanism, a case of duplicated nucleotide-binding site-leucinerich repeat (NBS-LRR) genes in soybean, and the gene duplication implementation for soybean plant breeding in Indonesia. Notably, genome duplication events generate gene duplication and contribute to adaptive evolution against environmental changes. Generalization of plants adaptation to the stressful conditions also probably improves our understanding of gene duplication as a mechanism of adaptation. Several recently duplicated NBS-LRR genes in soybean retain disease resistance QTL and the differential expression convince their contribution to biotic stress resistance in soybean. Proposed models of NBSLRR genes duplication process may help to understand these genes response to the environmental changes. The duplication of genes resistant to pest/disease, particularly NBS-LRR, provides important information for breeding parents selection and developing molecular markers related to desease resistance to genetically improve soybean in Indonesia. Overall, it may therefore be possible to enhance breeding programs which target on genes tolerant/resistant to biotic/abiotic stresses and provide a molecular basis for crop-stress protection strategy and improve soybean cultivars specified for harsh environment.

Keywords


Environmental stress; gene duplication; soybean; pest/disease; NBS-LRR.

Full Text:

PDF


DOI: http://dx.doi.org/10.21082/jbio.v12n2.2016.p119-130

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Copyright (c) 2017 Jurnal AgroBiogen

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

 Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


         


P-ISSN : 1907-1094
E-ISSN : 2549-1547

Akreditasi Nomor: 614/AU3/P2MI-LIPI/03/2015


Jurnal AgroBiogen

Jalan Tentara Pelajar 3A, Bogor 16111
Jawa Barat, Indonesia
Telepon: (0251) 8339793, 8337975
Fax: (0251) 8338820
E-mail: jurnal.agrobiogen@gmail.com
Website: http://biogen.litbang.pertanian.go.id



View My Stats