Gen ZmHSFA2d điều tiết tích cực giúp cây bắp non chống chịu nóng và khô hạn

 Gen ZmHSFA2d điều tiết tích cực giúp cây bắp non chống chịu nóng và khô hạn

Nguồn: Yongyan Cao, Chunyu Zhang, Xuanxuan Chen, Tuo Zeng, Hongcheng Wang, Xuye Du, Xun Wu, Bin Zhu & Lei Gu. 2025. ZmHSFA2d positively regulates maize seedling heat and drought tolerance by modulating photosystem protein synthesis

ZmHSFA2d giúp cây bắp tăng cường sức chống chịu nóng và khô hạn thông qua làm an toàn được sinh lý cân bằng quang hợp (photosynthesis homeostasis), và biểu hiện gen này làm tăng hoạt trực tiếp bởi ZmbHLH124. Stress do nhiệt độ nóng ảnh hưởng đáng kể đến tăng trưởng và phát triển của cây, năng suất cuối cùng. Tuy vậy, nhiều giống bắp (Zea mays) mang HSFs (heat shock factors) vẫn chưa được định tính. Các tác giả đã cho thấy vai trò của ZmHSFA2d trong tính trạng chịu nóng. Phân tử transcript của gen ZmHSFA2d tăng lên đáng chú ý khi bị “heat shock”. ZmHSFA2d định vị trong nhân và đóng vai trò hoạt hóa trong men (yeast). Dưới nghiệm thức xử lý “heat shock”, cây bắp non biểu thị mạnh mẽ gen ZmHSFA2d có khả năng chịu nóng tốt hơn, nó tăng hoạt tính enzymes có tính chất antioxidant, làm giảm gốc ô xi tự do ROS (reactive oxygen species) và giảm hàm lượng malondialdehyde (MDA) so với đối chứng; tuy nhiên, những ảnh hưởng như vậy đã bị đảo ngược khi knockout gen đích theo hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9. Phân tích RNA-Seq cho thấy sự biểu hiện của những gen này mã hóa những “ribosomal proteins”, bao gồm protein gắn với  lắp ghép ribosome và tiến trình dịch mã, đã giảm đáng kể trong cây bắp mang gen ZmHSFA2d-KO. Phân tích số lượng hệ thống proteome chỉ ra rằng so với đối chứng, biểu hiện của những proteins chủ chốt [chlorophyll a/b binding proteins và NAD(P)H dehydrogenase (NDH) complex subunits] trong quang hợp giảm rất đáng kể trong dòng bắp mang gen ZmHSFA2d-KO. Hơn nữa, sử dụng Y1H, EMSA, Dual-Luciferin assays, và maize mesophyll protoplast expression, người ta thấy rằng ZmbHLH124, đáp ứng với cả stress nóng và khô hạn, đã điều tiết kiểu “up” trực tiếp những transcripts của gen ZmHSFA2d. Bổ sung, ZmHSFA2d điều tiết tích cực khả năng chịu hạn của bắp so vối cây nguyên thủy WT, những gen của ribosomal protein của cây bắp mang gen ZmHSFA2d-KO cũng giảm đáng kể khi bị stress khô hạn. Nhín chung, kết quả xác định ZmHSFA2d điều tiết tích cực tính chống chịu nóng và khô hạn của cây bắp thông qua điều chỉnh quá trình hình thành protein. Nghiên cứu góp phần vào sự hiểu biết về vai trò của HSFs trong cơ chế  thermotolerance của cây bắp và thu được nguồn vật liệu di truyền phục vụ cải tiến giống bắp cao sản chống chịu nhiều stress cùng một lúc.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05052-1