Phân tích tính trạng liên quan đến chống chịu khô hạn của cây lúa

Phân tích tính trạng liên quan đến chống chịu khô hạn của cây lúa

Nguồn: Poonam Tiwari , Dipali Srivastava, Abhishek Singh Chauhan, Yuvraj Indoliya, Pradyumna Kumar Singh, Shalini Tiwari, Touseef Fatima, Shashank Kumar Mishra, Sanjay Dwivedi , Lalit Agarwal, Poonam C Singh, Mehar H Asif, Rudra D Tripathi, Pramod A Shirke, Debasis Chakrabarty, Puneet Singh Chauhan, Chandra Shekhar Nautiyal. 2021. Root system architecture, physiological analysis and dynamic transcriptomics unravel the drought-responsive traits in rice genotypes. Ecotoxicol Environ Saf 2021 Jan 1;207:111252.  doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.111252.

Khô hạn là stress phi sinh học làm giảm năng suất quan trọng nhất trên thế giới. Để chống chịu stress như vậy, thực vật phải thay đổi rất nhiều cơ chế sinh học đáp ứng sự thích nghi mới và tính chống chịu stress. Do vậy, theo kết quả nghiên cứu, có 106 giống lúa được sàng lọc kiểu hình chống chịu hạn thông qua xử lý những nghiệm thức khác nhau về polyethylene glycol 6000 (PEG) trồng cây lúa trong môi trường dinh dưỡng lỏng với quãng thời gian 1, 3, và 7 ngày, để đánh giá các thay đổi trong kiến trúc rễ lúa. Trên cơ sở kiểu hình rễ lúa thu thập được qua các nghiệm thức PEG-induced drought, hai giống lúa tương phản nhau trong chống chịu khô hạn là Heena giống chống hạn và Kiran giống nhiễm được chọn ra để nghiên cứu các thay đổi trong phiên mã và thay đổi sinh lý thực vật ở cùng thời gian chịu đựng stress. Thông số sinh lý (hiệu suất quang hợp, truyển dẫn qua khí khổng, thoát hơi nước), và thông số non-enzymatic antioxidants (carotenoids, anthocyanins, hàm lượng phenol tổng số) cho kết quả giống lúa Heena tốt hơn Kiran. So sánh tích lũy carotenoid và hàm lượng anthocyanin cũng cao hơn; hiệu suất quang hợp tăng nhiều hơn trên giống Heena. Hình thái học rễ lúa (chiều dài rễ, số rễ tơ, rễ seminal và rễ phụ); số liệu giải phẩu học rễ lúa (mức độ tầng lignin, diện tích mô xylem) đều cho ưu thế thuận lợi trong giống chịu hạn Heena, để duy trì tốt hơn sự hợp nhất mành và hàm lượng nước tương đối, góp phần làm tăng sinh khối nhiều hơn ở giống Heena khi bị khô hạn. Theo kết quả phổ transcriptome, gen   DEGs biểu hiện đáng kể trong điều kiện stress (differentially expressed genes: DEGs). Người ta phân lập được gen này trên cả hai giống lúa nói trên. Có tổng cộng 1033 gen DEGs điều tiết theo kiểu up một cách độc đáo trong giống Heena và 936 gen DEGs trong giống Kiran. Sự hình thành khác nhau có ý nghĩa DEGs kết hợp chủ yếu với tín hiệu phytohormone, gen phản ứng với stress (LEA, DREB), những yếu tố phiên mã (TFs) (AP2/ERF, MYB, WRKY, bHLH), và các gen có trong chức năng quang hợp, cơ chế antioxidative, tất cả cho thấy bản chất thích nghi tốt hơn thuộc về giống Heena trong kết quả chống chịu hạn. Hơn nữa, phân tích bản đồ QTL cho thấy có rất nhiều gen DEGs kết hợp với stress khô hạn at vị trí AQHP069 QTL trong giống lúa Heena so sánh với giống lúa Kiran điều ấy giúp người ta phân biệt  tính trạng phản ứng với khô hạn ở mức độ nhiễm sắc thể trong cả hai giống lúa. Nhìn chung, kết quả này cho thấy khả năng của giống lúa Heena ưu việt hơn giống lúa Kiran để biểu hiện ra nhiều gen trong suốt quá trình hình thành kiến trúc rễ lúa,  giúp cây lúa chống chịu hạn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32916530/