Tóm tắt bài báo:

Sắn (Manihot esculenta) được xem là một trong những đối tượng cây trồng quan trọng được canh tác phổ biến nhất tại châu Á, châu Phi và một số khu vực tại châu Mỹ. Chứa nhiều tinh bột trong củ, cây sắn là nguồn lương thực chính cho ít nhát 750 triệu dân số trên thế giới. Loại cây có củ này có thể được chế biến thành các dạng tinh bột, bột khoai mì và cồn, từ đó cung cấp làm thực phẩm cho con người, nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi và tổng hợp nhiên liệu sinh học. Tuy nhiên, canh tác sắn hiện nay đang chịu ảnh hưởng nặng nề do tác động của các điều kiện bất thuận gây ra bởi tình trạng biến đổi khí hậu, điển hình như hạn hán, đất nhiễm mặn, ngập úng, nhiễm kim loại nặng, và diễn biến phức tạp của sâu bệnh hại, như bệnh sọc nâu virus gây ra bởi Ipomovirus, bệnh chổi rồng gây ra bởi nhóm phytoplasma Candidatus spp.. Do đó, tạo ra các dòng/giống sắn sạch bệnh và tăng cường tính chống chịu được xem là một trong những bài toán ứng phó với biến đổi khí hậu được quan tâm hàng đầu hiện nay của ngành nông nghiệp, nhất là trong bối cảnh Việt Nam đang phải chịu tác động nghiêm trọng của các kiểu thời tiết cực đoan diễn ra ngày càng khó lường.

Cơ chế điều hòa sự biểu hiện của gene ở thực vật hiện nay được ghi nhận với sự tham gia của hàng loạt protein chức năng và protein điều hòa. Đến nay, các nhân tố phiên mã GATA đã được xác định trên rất nhiều đối tượng cây trồng quan trọng, như Arabidopsis thaliana, lúa gạo (Oryza sativa), đậu tương (Glycine max), táo (Malus domestica), nho (Vitis vinifera), đậu gà (Cicer arietinum) và khoai tây (Solanum tuberosum). Đây là cơ sở lý luận cho việc tìm hiểu về nhóm nhân tố phiên mã GATA trên cây sắn, nhất là trong bối cảnh thông tin di truyền của cây sắn đã được giải mã gần đây.

Gần đây, với sự phát triển của công nghệ giải trình tự thế hệ mới, thông tin di truyền của cây sắn đã được giải mã một cách hoàn chỉnh. Thành tựu này đã giúp các nhà khoa học có thể đi sâu vào tìm hiểu về cơ chế sinh lý, sinh hóa xảy ra trong quá trình trao đổi chất ở cây sắn. Do vậy, nghiên cứu về nhóm nhân tố phiên mã GATA ở cây sắn có thể cung cấp những dẫn liệu quan trọng để làm rõ về cơ chế cảm ứng phytohormone và biểu hiện đặc thù của gene trong các mẫu mô cơ quan/bộ phận chính trên cây sắn trong điều kiện môi trường bất thuận.

Sử dụng các công cụ tin sinh học phân tích dữ liệu lớn, thông tin về nhóm gene mã hóa nhân tố phiên mã GATA đã được xác định gồm 36 thành viên ở cây sắn. Sử dụng công cụ phân tích tính chất protein, đặc tính của nhân tố phiên mã GATA ở cây sắn đã được làm rõ, với kích thước từ 106 - 544 gốc amino acid, trọng lượng từ 12,17 - 60.49 kDa, điểm đẳng điện từ 4,73 - 11,02, độ bất ổn định từ 36,11 - 69,15, chỉ số béo từ 39,68 - 74,52, độ ưa nước từ -0,49 - -1,06. Sử dụng công cụ MEGA cho thấy nhóm nhân tố phiên mã GATA ở cây sắn được chia làm 3 phân nhóm, với kích thước đoạn mã hóa từ 321 - 6897 bp, vùng gene từ 1249 - 14641 bp, số lượng exon dao động từ 2 - 10. Sử dụng dữ liệu RNA-Seq cho thấy, 13 gene MeGATA tăng cường biểu hiện ở lá và 9 gene MeGATA bị kìm hãm biểu hiện ở lá trong điều kiện hạn, 1 gene MeGATA tăng cường biểu hiện và 11 gene MeGATA bị kìm hãm biểu hiện trong điều kiện xử lý polyethylene glycol 6000 (mô phỏng hạn), 5 gene MeGATA bị kìm hãm biểu hiện ở lá lây nhiễm bệnh sọc nâu virus.

Hình 1. Trang đầu bài báo

Hình 2. Sự phân bố của nhóm GATA trên genome của cây sắn

Hình 3. Sự phân nhóm và cấu trúc gene của nhóm GATA ở cây sắn

Hình 4. Mức độ biểu hiện của các gene mã hóa nhóm GATA ở cây sắn

Nguồn bài: PGS.TS. Trần Thị Thanh Huyền- Bộ môn Sinh lý học thực vật và Ứng dụng