Tìm nguồn gen đích điều khiển kiến trúc hệ rễ cây bắp

 Tìm nguồn gen đích điều khiển kiến trúc hệ rễ cây bắp

Nguồn: Kunhui He, Zheng Zhao, Wei Ren, Zhe Chen, Limei Chen, Fanjun Chen, Guohua Mi, Qingchun Pan & Lixing Yuan. 2023. Mining genes regulating root system architecture in maize based on data integration analysis. Theoretical and Applied Genetics June 2023; vol. 136, Article number: 127

 

Người ta xây dựng một chiến lược mới tích hợp đa dữ liệu để cấu trúc nên mạng lưới đồng biểu hiện gen có liên quan đến rễ bắp. Người ta tìm nguồn gen đích (mining genes) điều khiển kiến trúc rễ bắp. Mạng lưới có tên “root gene co-expression” bao gồm tất cả 13.874 gen, từ big data. Có tổng cộng 53 root hub genes và 16 gen ứng cử viên ưu tiên tạo rễ được phân lập. Một gen ứng cử viên “priority root” được tìm thấy chức năng trong cây bắp chuyển gen biểu hiện mạnh mẽ gen đích.

 

RSA là kiến trúc hệ thống rễ (root system architecture) rất quan trọng cho năng suất và chống chịu stress. Trong cây bắp, rất ít gen RSA có chức năng được dòng hóa, và tím thấy có hiệu quả ; đây là ttha1ch thức rất lớn để tìm gen RSA. Công trình nghiên cứu này được tiến hành nhằm xây dựng chiến lược dò tìm các gen RSA của cây bắp thông qua sự tích hợp các gen có chức năng của rễ, hệ thống transcriptome của rễ, phân tích mạng lưới đồng biểu hiện gen đích WGCNA (weighted gene co-expression network analysis) và phân tích GWAS những tính trạng liên quan đến RSA trên cơ sở nguồn dữ liệu cộng đồng. Có 589 gen liên quan đến rễ được thu thập thông qua nghiên cứu  các gen đã được định tính rõ ràng hoặc các gen đồng dạng từ các loài cây khác. Người ta hoàn thiện WGCNA để xây dựng nên hệ thống “maize root gene co-expression” bao gồm 13874 gen trên cơ sở dữ liệu “root transcriptome”, họ đã tìm thấy 53 hub genes liên quan đến tính trạng rễ. Bên cạnh đó, thông qua mô phỏng toán dự đón mạng lưới gen đồng biểu hiện của rễ, có 1082 gen ứng cử viên mới của rễ đã được khái thác. Nhờ chồng lấp số liệu, gen ứng cử viên mới của rễ từ kết quả GWAS / gen ứng cử viên RSA, người ta thấy có 16 gen ứng cử viên ưu tiên cho rễ. Cuối cùng, gen ứng củ viên “priority root”, Zm00001d023379 (mã hóa pyruvate kinase 2), được minh chứng là điều chỉnh góc mở rễ và số lượng rễ mọc trên thân bắp thông qua phân tích dòng bắp transgenic có biểu hiện mạnh mẽ gen đích. Kết quả này phát triển phương pháp tích hợp nhiều phân tích để khai thác nguồn gen RSA của cây bắp, mở ra lộ trình mới dò tìm gen ứng cử viên liên quan d8e61n các tính trạng phức tạp.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04376-0