Xác định họ gen NADP-ME của cây sắn - phản ứng và điều tiết quang hợp

 Xác định họ gen NADP-ME của cây sắn - phản ứng và điều tiết quang hợp

Nguồn: Haozheng Li, Jin Xiao, Jiahui Chen, Xu Shen, Jia Luo, Fengguang Guo, Shangfei Wang, Liangye Xu, Xin Guo, Shujuan Wang, Haiyan Wang, Wenquan Wang. 2025. Identification of the cassava NADP-ME gene family and its response and regulation in photosynthesis. Front Plant Sci.; 2025 Feb 27:16:1525193. doi: 10.3389/fpls.2025.1525193.

NADP-malic enzyme (NADP-ME) là mộ enzyme cần thiết trong quang hợp chu kỳ C4, đáp ứng với phản carboxyl hóa của malate trong bó tế bào ở bẹ lá, tăng cường hiệu quả quang hợp cây C4. Giống sắn trồng biểu hiện hiệu quả quang hợp cao và cho sinh khối lớn. Những nghiên cứu trước đây phân loại nó là dạng trung gian giữa C3-C4. Sinh khối của cây sắn tương quan thuận với hiệu suất quang hợp. Vùng promoter của gen MeNADP-ME3 có chèn đoạn được mang tính chọn lọc trong các giống sắn khác với tổ tiên hoang dại của chúng. Bốn gen MeNADP-ME được phân lập trong giống sắn AM560, với các vùng promoter rất giàu những nguyên tố phản ứng yếu. Phân tích domain bảo thủ và có tính chất di truyền huyết thống cho thấy tất cả subtypes là những loại hình của song tử diệp có tính chất mềm dẽo, liên quan rất gần với gen AtNADP-ME4, với N-terminal domains độc nhất của MeNADP-ME2 và MeNADP-ME3 chuyên biệt cho cây sắn mà thôi, như vậy đó là những chức năng mới. Định vị trong tế bào cho thấy chúng ưu tiên có trong chloroplast, tham gia lớn hơn trong các tiến trình sinh lý của lá  của giống sắn SC205. Kết quả cho thấy họ NADP-ME của giống sắn trồng trọt đã và đang tiến hóa theo kiểu chọn lọc mô hình quang hợp. Nghiên cứu sâu cho thấy gen MeNADP-ME3 biểu hiện mạnh mẽ trên lá sắn và được điều tiết bởi cường độ ánh sáng. Phân tích theo phương pháp “co-expression network” của hệ transcriptomes trong điều kiện trồng sắn che sáng và dự đoán các promoter của gen mã hóa TF  cho thấy các vị trí Indel của promoter trong gen MeNADP-ME3 được gắn kết chặt với MeYABBY1, hình thành nên  một hệ thống điều tiết với các gen quang hợp khác nữa. Như vậy MeNADP-ME3 có vai trò của quang hợp trung gian giữa cây C3-C4 trong khi tiến hóa từ loài sắn hoang dại sang loài sắn trông trọt, với những gen khác của họ gen cũng có chức năng quang tổng hợp. Nghiên cứu của chúng tôi đặt nền tảng cho nghiên cứu chức năng tương lai của họ gen MeNADP-ME và cung cấp quan điểm khoa học về cơ chế tăng cường hiệu quả quang hợp của giống sắn trồng trọt.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40084111/

Định vị trong nhiễm sắc thể và nguyên tố cis-acting ở cận trên của họ genNADP-ME của cây sắn. Hướng xem xét 5’-3’ trong trình tự của promoter. Hộp đỏ biểu thị nguyên tố cis có liên quan đến quang hợp.