Gen chống chịu mặn được phân tích bằng kỹ thuật “integrative meta analysis”

Gen chống chịu mặn được phân tích bằng kỹ thuật “integrative meta analysis”

Nguồn: Raheleh Mirdar Mansuri, Zahra-Sadat Shobbar, Nadali Babaeian Jelodar, Mohammadreza Ghaffari, Seyed Mahdi Mohammadi & Parisa Daryani. 2020. Salt tolerance involved candidate genes in rice: an integrative meta-analysis approach. BMC Plant Biology volume 20, Article number: 452 (2020)

 Mặn là stress phi sinh học chủ yếu đe dọa tăng trưởng và phát dục của cây lúa trên toàn cầu. Để có được kiến thức về cơ chế chống chịu mặn ở mức độ phân tử, người ta tiến hành thử nghiệm giống lúa phản ứng với stress mặn, rồi thực hiện phương pháp phân tích “integrative meta-analysis” (pp tích hợp quy mô lớn) để tìm kiếm những gen chủ chốt có trong phản ứng chống chịu mặn. Phương pháp “genome-wide meta-analysis”, sử dụng kỹ thuật microarray và dữ liệu RNA-seq để xác định các gen thể hiện khác nhau có tên là DEGs (differentially expressed genes) được nghiệm thức xử lý mặn của nhiều giống lúa khác nhau. DEGs sau đó được xác định chính xác bằng kỹ thuật meta-QTL analysis. Có tất cả 3449 DEGs được phát hiện trong 46 meta-QTL, trong đó, người ta tìm thấy 1286 DEGs trong rễ lúa, 86 trong chồi thân, 1729 trong cây mạ và 348 DEGs trong mô lá lúa. Chú thích chức năng của chỗi trình tự gen DEGs định vị trên những meta-QTLs cho thấy rằng: những tiến trình sinh học có liên quan (e.g., vận chuyển ion, điều tiết sự phiên mã, tổ chức thành tế bào và cải biên cũng như phản ứng với stress) và các chức năng có tính chất phân tử (e.g., hoạt động của transporter, hoạt động của yếu tố phiên mã và hoạt động hệ men oxidoreductase). Đáng chú ý là, 23 gen ứng cử viên được tìm thấy ở vị trí Saltol và những vùng điểm nóng trên các  QTLs được công bố trước đây; đối với thành phần năng suất và duy trì trạng thái bảo hòa ion tại không bào (ion homeostasis traits); trong số đó, có nhiều gen chưa được công bố đối với phản ứng stress mặn. Vài gen ứng cử viên được tìm thấy là pectinesterase, peroxidase, transcription regulator, high-affinity potassium transporter, cell wall organization, protein serine/threonine phosphatase, và CBS domain containing protein. Như vậy, giống lúa chống chịu mặn sử dụng cơ chế định tính đặc biệt là độ nhạy cảm (sensing) và truyền tín hiệu (signalling) khi thụ thể bắt được tín hiệu stress mặn, điều tiết hoặc phiên mã, duy trì trạng thái bảo hòa ion (ionic homeostasis), và phản ứng ROS (Reactive Oxygen Species) khi có stress mặn xảy đến cây lúa. Xem https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-020-02679-8