Phân tích di truyền họ gen metallothionein trong cây sắn, phản ứng với ROS
Nguồn: Yanyan Ma, Maofu Xue, Xiaofei Zhang, Songbi Chen. 2023. Genome-wide analysis of the metallothionein gene family in cassava reveals its role in response to physiological stress through the regulation of reactive oxygen species. BMC Plant Biology; 2023 Apr 28;23(1): 227. doi: 10.1186/s12870-023-04174-2.
Hình: Cây gia hệ và so sánh trình tự DNA với trình tự tham chiếu của MTs cây sắn. (A) Cây gia hệ trên cơ sở protein MT của sắn và Arabidopsis. MeMTs (sắn) biểu thị hình tam giác đen. Vùng có màu khác nhau biểu thị loại hình khác nhau (type). (B) So sánh “deduced aa” của MeMTs với phân tử đồng dạng của nó từ các loài khác. Chữ C là Cysteine.
Sắn (Manihot esculenta Crantz) được trồng phổ biến ở nhiệt đới và cận nhiệt đới nơi ấy có stress khô hạn, nhiệt độ nóng, và những stress phi sinh học khác. Metallothionein (MT) là một nhóm protein có tính chất liên hợp (conjugated) với khối lượng phân tử nhỏ và giàu cysteine. Những protein này đóng vai trò quan trọng trong phản ứng với stress liên quan đến sinh lý cây thông qua sự điều tiết ROS (reactive oxygen species). Tuy nhiên, chức năng sinh học của các gen MT cây sắn chưa được biết rõ.
Tổng số 10 gen MeMT đã được người ta phân lập trong hệ gen cây sắn. Protein MeMTs được chia thành 3 nhóm (Types 2 đến 4) trên cơ sở hàm lượng và phân bố của cysteine (Cys residues). MeMTs này biểu hiện tại mô đặc biệt, định vị trên 7 nhiễm sắc thể. Các promoter của MeMT có cùng phương thức điều tiết hormones và những nguyên tố phản ứng với stress (stresses responsiveness elements). Các MeMTs được điều tiết theo kiểu “up” dưới điều kiện có xử lý hydrogen peroxide (H2O2) và trong phản ứng với hư hỏng sinh lý sau thu hoạch PPD (post-harvest physiological deterioration). Các kết quả này rất nhất quán với các nguyên tố cis-acting trong hệ thống tự vệ tại promoters của MeMT. Bốn gen thuộc MeMTs đã được chọn lọc và được làm câm gen bằng phương pháp VIGS (virus-induced gene silencing) để đánh giá chức năng của chúng. Kết quả của dòng dắn bị “gene-silenced” này cho thấy MeMTs bao gốm chức năng “oxidative stress resistance”, như những “ROS scavengers”.
Người ta đã phân lập được 10 gen MeMT, khai thác liên quan về tiến hóa, khai thác motif bảo thủ, và biểu hiện tại mô chuyên biệt. Các phổ biểu hiện gen MeMTs này được ba loại hình stress phi sinh học (bị thương, nhiệt độ lạnh, và H2O2), người ta cũng phân tích được PPD. Sự biểu hiện tại mô đặc biệt và phản ứng với stress phi sinh học cho thấy vai trò rõ ràng của MT trong tăng trưởng và phát triển của cây. Biểu hiện gen câm MeMTs trong lá sắn làm giảm tính chống chịu của nó với ROS, phù hợp với vai trò của nó là “ROS scavengers”. Kết quả này chỉ ra rằng MeMTs có vai trò quan trọng trong phản ứng với stress thuộc về sinh lý thực vật cũng như sự thích nghi của loài thông qua sự điều tiết nội dung sinh lý “ROS homeostasis” (bảo hòa ROS).
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét