Giống lúa tứ bội có khả năng chống chịu mặn
Nguồn: Longfei Wang, Shuai Cao, Peitong Wang, Kening Lu, Qingxin Song, Fang-Jie Zhao, and Z. Jeffrey Chen. 2021. DNA hypomethylation in tetraploid rice potentiates stress-responsive gene expression for salt tolerance. PNAS March 30, 2021 118 (13) e2023981118.
Đa bội thể có thể kích thích những thay đổi di truyền kính điển và di truyền biểu sinh (epigenetics). Kết quả làm thay đổi tính thích nghi với điều kiện cực đoan của biến đổi khí hậu, nhưng cơ sở khoa học về phân tử chưa được giải thích. Người ta chứng minh rằng cây lúa tứ bội thể chống chịu mặn tốt hơn cây lúa lưỡng bội. Tính chất tứ bội thể kích thích sự kiện DNA hypomethylation. Sự kiện này có khả năng cho phép sự hiện hữu đồng thời các loci của hệ gen với những gen đáp ứng khi cây bị stress, bao gồm sinh tổng hợp ra chất jasmonate và tiến hành chu trình truyền tín hiệu nhanh và rộng khắp khi cây bị stress. Sau khi bị stress mặn, mức độ biện các gen chống chịu mặn tăng lên có thể kích hoạt quá trình hypermethylation và ức chế các nguyên tố phiên mã kế bên (adjacent TEs). Sự điều tiết mang tính chất phản hồi giữa DNA hypomethylation trong cây tứ bội nhanh hơn và phản ứng với stress mạnh hơn. Đa bội thể là đặc điểm nổi bật trong sự tiến hóa của hệ gen loài cây trồng hiển hoa và động vật. Đa bội trong thực vật thường biểu hiện tính thích nghi được tăng cường trong môi trường ngoại cảnh bất lới và cực đoan. Đất bị nhiễm mặn là thách thức cho nhân loại để phát triển nông nghiệp. Tính chống chịu mặn được tăng cường trong cây lúa tứ bội thể biểu hiện thông qua chỉ số hấp thu rất thấp sodium và tương quan vớisự điều hòa di truyền biểu sinh của các gen liên quan đến hàm lượng jasmonic acid (JA). Đa bội thể kích hoạt sự hypomethylation phân tử DNA và có khả năng cho phép sự đồng hiện hữu của những loci với các gen có chức năng phản ứng stress, kết hợp với TFs có tính chất proximal (quan hệ xa). Trong điều kiện stress mặn, các gen phản ứng với stress bao gồm chu trình sinh tổng hợp JA bị kích hoạt nhanh hơn và biểu hiện nhanh hơn ở cây từ bội so với cây lưỡng bội. Cây tứ bội tăng hàng lượng jasmonoyl isoleucine (JA-Ile) và chu trình truyền tín hiệu JA liên quan đến tính chống chịu stress. Sau khi xử lý stress, các gen phản ứng với stress tăng lên trong cây lúa tứ bội, chúng có thể kích hoạt phản ứng hypermethylation và ức chế những TEs kế cận với những gen phản ứng stress. Điều nay kích hoạt sự phản ứng của cây khi bị stress mặn và truyền cho hai dòng lúa tứ bội loại hình japonica. Kết quả minh chứng sự phản ứng lại của hypomethylation trong cây đa bội với kết quả phản ứng nhanh, mạnh mẽ để ức chế các TEs ở gần đó / hoặc các gen phản ứng stress có liên quan TEs. Sự điều tiết có điều kiện ấy (feedback regulation) là cơ sở sinh học phân tử giúp người ta sàng lọc tính thích nghi của cây đa bội trong quá trình tiến hóa và thuần hóa.
Xem: https://www.pnas.org/content/118/13/e2023981118
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét