Kết quả nghiên cứu transcriptomics và metabolomics tìm ra gen đích điều khiển tính chống chịu khô hạn của cây bắp non

 Kết quả nghiên cứu transcriptomics và metabolomics tìm ra gen đích điều khiển tính chống chịu khô hạn của cây bắp non

Nguồn: Yipu Li, Zhijun Su, Yanan Lin, Zhenghan Xu, Haizhu Bao, Fugui Wang, Jian Liu, Shuping Hu, Zhigang Wang, Xiaofang Yu, Julin Gao. 2024. Utilizing transcriptomics and metabolomics to unravel key genes and metabolites of maize seedlings in response to drought stress. BMC Plant Biol.; 2024 Jan 8; 24(1):34. doi: 10.1186/s12870-023-04712-y.

 

Stress khô hạn là hạn chế tăng trưởng và năng suất bắp, sự ấm lân tòn cầu và tần suất gia tăng của khí hậu cực đoan là kết quả của sự mất năng suất nhiều hơn trong tương lai. Do vậy, hiểu biết cặn kẽ về cơ chế phân tử giúp chúng ta biết được phản ứng của cây đối với khô hạn là điều cần thiết cho cải tiến giống chống chịu.

 

Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành thí nghiệm cây bắp non, giai đọan 3 lá với 2 dòng cận giao, dòng chịu hạn (si287) và dòng mẩn cảm với khô hạn (X178), tất cả được xử lý stress khô hạn trong 7 ngày, thí nghiệm trong buồng cấy. Sau đó, người ta đo lường các tính trạng sinh lý, rồi phân tích phổ biểu hiện transcriptomic và metabolic của 2 dòng bắp cận giao ấy. Kết quả phân tích KEGG của gen và chất biến dưỡng (metabolites) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê trong lộ trình liên quan đến glycolysis/gluconeogenesis, sinh tổng hợp flavonoid, biến dưỡng tinh bột, biến dưỡng sucrose, sinh tổng hợp amino acids. Bên cạnh đó, kết quả phân tích tổng hợp xác định được proline, tryptophan và phenylalanine là những amino acids thiết yếu để bắp phản ứng với stress khô hạn. Hơn nữa, người ta tập trung xem xét tryptophan (Trp), nó làm tăng cường tính chống chịu thông qua tín hiệu IAA-ABA, cũng như SA và nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) là kết quả lấy ra gốc ô xi tự do ROS (reactive oxygen species). Người ta xác định được ba “hub genes” trong sinh tổng hợp tryptophan, indole-3-acetaldehyde oxidase (ZmAO1, 542,228), catalase 1 (ZmCAT1, 542,369), và flavin-containing monooxygenase 6 (ZmYUC6, 103,629,142), Biểu hiện cao của những gen này đóng vai trò quan trọng trong điều tiết chống chịu khô hạn. Hai chất biến dưỡng liên quan đến tổng hợp tryptophan, quinolinic acid, và kynurenine cải tiến được tính chống chịu hạn của cây bắp thông qua lấy ra gốc ô xi tự do.

 

Nghiên cứu này làm rõ cơ chế giải thích được phản ứng của cây bắp non đối với stress khô hạn. Đặc biệt là xác định được những gen ứng cử viên và chất biến dưỡng, làm giàu kiến thức của chúng ta về vai trò của tryptophan đối với stress mặn. Việc xác định các biến dưỡng khác nhau về tính kháng trong những dòng bắp cận giao sẽ giúp chúng ta dễ dàng hơn trong khai thác nguồn gen cây bắp và cải tiến giống bắp lai chống chịu hạn.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38185653/