OsCOP1 điều khiển sự phát triển phôi và sinh tổng hợp flavonoid trong hạt thóc

  OsCOP1 điều khiển sự phát triển phôi và sinh tổng hợp flavonoid trong hạt thóc

Nguồn: Backki Kim, Rihua Piao, Gileung Lee, Eunbyeol Koh, Yunjoo Lee, Sunmin Woo, Reflinur, Wenzhu Jiang, Endang M. Septiningsih, Michael J. Thomson & Hee-Jong Koh. 2021. OsCOP1 regulates embryo development and flavonoid biosynthesis in rice (Oryza sativa L.). Theoretical and Applied Genetics 5 May 2021 on-line

Những đột biến mới của gen OsCOP1 được xác định là có hiệu ứng tạo ra phẩm màu vàng bóng của vỏ lụa hạt gạo và kiểu hình tự chết của phôi mầm, điều này chứng tỏ protein OsCOP1 có vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp flavonoid và phân sinh ra phôi mầm trong hạt thóc (embryogenesis). Sự sản sinh thành công hạt giống có sức sống tốt là bước đi rất quan trọng của chu trình sống, nhưng sự phát triển hạt là tiến trình phức tạp, tiến trình có sự điều tiết rất cao ảnh hưởng đến nhiều tính trạng như sức sống của hạt mầm, màu sắc hạt. Kết quả nghiên cứu cho thấy: ba đột biến yel (yellowish-pericarp embryo lethal) là yel-hc, yel-sk, và yel-cc, được phát sinh ra từ  ba giống lúa japonica (Oryza sativa L). Hạt giống đột biến có vỏ lụa màu yellowish (vàng bóng) và biểu hiện tính chất tự chết của phôi mầm (embryonic lethality), với kích thước hạt và khối lượng hạt giảm đáng kể. Sai khác về kiểu hình như vậy có tính chất tạm thời trong vòng 5 ngày sau khi thụ phấn, với phôi mầm biến dạng và tích tụ nhiều chất flavonoid trong cây đột biến yel . Phân tích di truyền và bản đồ di truyền cho thấy kiểu hình của 3 dòng đột biến yel do một gen lặn đơn điều khiển, LOC_Os02g53140, tương đồng với gen CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) của cây Arabidopsis thaliana. Dòng đột biến yel-hc, yel-sk, và yel-cc mang protein đột biếntrong phân tử RING finger, xoắn, và có những domains WD40 repeat, theo thứ tự, của gen OsCOP1. Sử dụng đột biến có chủ đích nhờ hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để knock out gen OsCOP1 thông qua xác định đích đến của domain có chức năng. Hạt transgenic biểu hiện kiểu hình của yel mutant. Sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsCOP1  trong dòng đột biến đồng hợp tử yel-hc phục hồi lại màu vỏ lụa hạt thóc (pericarp color). Sự tích tụ flavonoid có tính sai khác được tìm thấy trong đột biến yel-hc làm suy giảm có ý nghĩa phẩm chất của phôi mầm và nội nhũ. Như vậy OsCOP1 gắn liền với sự phát triển phôi mầm và sinh tổng hợp flavonoid trong hạt thóc. Đây là nghiên cứu cung cấp hiểu biết tốt hơn về chức năng của gen OsCOP1 trong trong giai đoạn phát sinh phôi mầm ở giai đoạn đầu tiên và sinh tổng hợp flavonoid của hạt thóc.

Xem  https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03844-9