Biến thiên di truyền của TFs đối với tính trạng chống chịu lạnh của giống bắp

 Biến thiên di truyền của TFs đối với tính trạng chống chịu lạnh của giống bắp

Nguồn: Lei Gao, Lingling Pan, Yiting Shi, Rong Zeng, Minze Li, Zhuoyang Li, Xuan Zhang, Xiaoming Zhao, Xinru Gong, Wei Huang, Xiaohong Yang, Jinsheng Lai, Jianru Zuo, Zhizhong Gong, Xiqing Wang, Weiwei Jin, Zhaobin Dong, Shuhua Yang. 2024. Genetic variation in a heat shock transcription factor modulates cold tolerance in maize. Mol Plant; 2024 Sep 2; 17(9):1423-1438. doi: 10.1016/j.molp.2024.07.015. 

 

Hiểu được làm thế nào cây bắp (Zea mays) phản ứng với stress lạnh là yếu cầu cần thiết nhằm phục vụ tốt hơn chương trình cải tiến giống bắp chống chịu lạnh. Mặc dù người ta sử dụng rất phổ biến GWAS (genome-wide association study) để khai thác các alen trong tự nhiên gắn vvo71i tính trạng chống chịu lạnh, nhưng có rất ít nghiên cứu xác định thành công gen ứng cử viên điều khiển tính chống chịu lạnh của cây bắp. Kết quả này, tác giả đã sử dụng tập đoàn giống bắp cận giao rất đa dạng, được thu thập từ nhiều ngân hàng gen khác nhau để hoàn thiện phương pháp GWAS trên cơ sở biến thiên di truyền của vùng lá bắp bị tổ thương tương đối khi có stress lạnh xảy đến, như một tính trạng mục tiêu tương quan chặt với tính chịu lạnh của cây bắp.

 

Người ta xác định HSF21, mã hóa protein có tên là “B-class heat shock transcription factor” (HSF), yếu tố phiên mã này điều tiết tích cực tính chịu lạnh ở cả 2 giai đoạn: cây non và hạt nẩy mầm. Biến thiên di truyền tự nhiên  của vùng promoter gen chịu lạnh HSF21Hap1 (alen) dẫn đến kết quả biểu hiện gen HSF21 tăng khi bị stress lạnh bởi ức chế sự gắn kết với “basic leucine zipper bZIP68” – một TF, một regulator thụ động với chống chịu lạnh. Bằng phương pháp chạy trình tự “transcriptome deep sequencing”, kết hợp với chạy “DNA affinity purification sequencing”, rồi phân tích “lipidomic” mục tiêu, người ta ghi nhận được chức năng của HSF21 là điều tiết sự kiện sinh lý “homeostasis” (tăng giảm theo lượng ở không bào) biến dưỡng lipid  để điều chỉnh khả năng chịu lạnh của cây bắp. Hơn nữa, người ta nhận thấy HSF21 liên quan đến tính chịu lạnh mà không làm suy giảm năng suất. Như vậy, nghiên cứu này cho thấy HSF21 là một regulator chủ chốt làm tăng cường tính chịu lạnh của cây bắp, cung cấp nguồn gen có giá trị phục vụ cải tiến giống bắp cao sản chịu lạnh.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39095994/