Phân tích các phân tử transcript của cây khoai mì chống chịu hạn

 

 Phân tích các phân tử transcript của cây khoai mì chống chịu hạn

 Nguồn: Xiao L, Shang XH, Cao S, Xie XY, Zeng WD, Lu LY, Chen SB, Yan HB. 2019. Comparative physiology and transcriptome analysis allows for identification of lncRNAs imparting tolerance to drought stress in autotetraploid cassava. BMC Genomics. 2019 Jun 21;20(1): 514.

Đa bội thể hóa, phổ biến trong các loài thực vật bậc cao, làm chúng tăng cường khả năng thích nghi với sự thiếu nước, nhưng nguyên tắc cơ bản về sinh lý học và sinh học phân tử cần phải được nghiên cứu cặn kẽ hơn. Phân tử lcnRNAs (long non-coding RNAs) có trong tính trạng chống chịu khô hạn của nhiều loài cây trồng khác nhau. Ở đây, các tác giả nghiên cứu công trình khoa học này đã chúng minh rằng: khả năng của loài tứ bội như khoai mì (Manihot esculenta Crantz) chống chịu được với khô hạn. Dị tứ bội thể (autotetraploidy) làm giảm sự thoát hoi nước của cây thông qua giảm tăng kích thước, tăng mật độ khí khổng, kích thước của khí khổng nhỏ hơn, hoặc sự đóng lại của khí khổng mạnh hơn, giảm tích tụ H₂O₂ khi bị stress khô hạn. Phân tích ở mi71c độ phân tử transcrip (transcriptome) của cây dị tứ bội cho thấy có sự điều tiết theo kiểu DOWN của các gen  có liên quan đến quang tổng hợp khi bị stress khô hạn, và ít điều tiết theo kiểu “down” đối với gen mã hóa men “subtilisin-like proteases” liên quan đến việc tăng mật độ khí khổng. Men UDP-glucosyltransferases tăng lên nhiều hoặc giảm đi một ít trong mẫu lá khô nước của cây dị tứ bội so với cây đối chứng. Cơ sở dữ liệu “Strand-specific RNA-seq” (được minh chứng bởi quantitative real time PCR) xác định 2372 phân tử lncRNAs, và 86 phân tử “autotetraploid-specific lncRNAs” biểu hiện khác nhau trong lá sắn bị khô nước. Phân tích đồng thời theo hệ thống biểu hiện (co-expressed network analysis) cho thấy LNC_001148 và LNC_000160 trong lá cây khô nước của cây dị tứ bội điều tiết sáu gen mã hóa “subtilisin-like protease”, kết quả là làm tăng mật độ khí khổng cho đến khi kích thước giảm nhiều hơn trong cây khoai mì dị tứ bội. Phân tích “trans-regulatory network” cho thấy phân tử lncRNAs của cây dị tứ bội biểu hiện khác biệt nhau, gắn liền với cơ chế biến dưỡng galactose, chu trình pentose phosphate và sinh tổng hợp brassinosteroid, etc. Kết luận: khả năng tiềm tàng của cây tứ bội thể chống chịu khô hạn trong khoai mì là khả thi, và chống chịu khô hạn dựa trên nền tảng của LNC_001148 & LNC_000160 thông qua điều tiết mật độ khí khổng trong cây khoai mì dị tứ bội. Xem https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-019-5895-7