Phân tích transcriptome Pup1QTL điều khiển tính chống chịu thiếu lân ở giai đoạn lúa đẻ nhánh

Phân tích transcriptome Pup1QTL điều khiển tính chống chịu thiếu lân ở giai đoạn lúa đẻ nhánhPhân tích transcriptome Pup1QTL điều khiển tính chống chịu thiếu lân ở giai đoạn lúa đẻ nhánh

Nguồn: Suresh Kumar, Anuradha Agrawal, Karishma Seem, Santosh Kumar, K K Vinod,  Trilochan Mohapatra. 2022. Transcriptome analysis of a near-isogenic line and its recurrent parent reveals the role of Pup1 QTL in phosphorus deficiency tolerance of rice at tillering stage. Plant Mol Biol. ; 2022 May; 109 (1-2):29-50.  

Phosphorus (P) là nguyên tố cần thiết cho các tiến trình xảy ra trong tế bào như hô hấp, quang hợp, sinh tổng hợp phospholipids ở màng tế bào, etc. Để khắc phục được stress thiếu P, cây lúa phải tái lập trình (reprograming) sự biểu hiện của các gen bao gồm trong các chu trình biến dưỡng khác nhau, các chu trình truyền tín hiệu để cây úa sống sót, tăng trưởng và phát triển. Cây lúa sử dụng guồng máy sinh học của phiên mã, hậu phiên mã, dịch mã, hậu dịch mã để có kết quả tương xứng được gọi với thuật ngữ “P homeostasis” (trạng thái cân bằng sinh lý của P trong bào chất). Nhiều yếu tố phiên mã (TFs), miRNAs, và P transporters có vai trò quan trọng trong tính chống chịu thiếu lân; tuy nhiên, những cơ chế nói trên phản ứng với sự thiếu lân vẫn còn được biết rất ít. Người ta nghiên cứu về sự đói lân/ phản ứng về thiếu lân của cây lúa ở ở giai đoạn mạ non (seedling) nhưng rất ít tài liệu nghiên cứu về phản ứng phân tử của cây lúa ở giai đoạn đẻ nhánh hoặc giai đoạn sinh dục. Muốn xác định các chiến lược nghiên cứu cây lúa ở giai đoạn đẻ nhánh trong nghiệm thức stress thiếu lân,  người ta sử dụng một cặp bố mẹ có đặc tính tương phản nhau [Pusa-44 (lúa cao sản, nhạy cảm với thiếu lân) và dòng gần như đẳng gen NIL-23, chống chịu thiếu lân, chứa Pup1 QTL]. Người ta xem xét và phân tích hình thái học, thông số hóa sinh, và biểu hiện phân tử. Phân tích có tính chất so sánh của mô ở chồi thân và mô rễ lúa từ 45 ngày tuổi, trồng trong dung dịch dinh dưỡng, nghiệm thức có lân P (16 ppm); thiếu P (4 ppm) trong dung dịch, xác định phản ứng có tính chất hình thái và sinh lý cây lúa. Bên cạnh đó, kết quả phân tích RNA-seq khẳng định vai trò quan trọng của phosphate transporters, TFs, auxin-responsive proteins, modulation trong thành tế bào, biến dưỡng acid béo, và kiến trúc chromatin /cải biên epigenetic trong bản chất chống chịu thiếu lân của dòng NIL-23, bởi sự du nhập vào của Pup1 QTL trong Pusa-44. Kết quả cho chúng ta nhận thức về chức năng phân tử của Pup1 đối với tính trạng chống chịu thiếu lân, có thể được sử dụng để cải tiến hiệu quả sử dụng P của cây lúa cho năng suất cao hơn khi trồng trên ruộng thiếu P.

Sự du nhập Pup1 QTL vào giống lúa cao sản chủ yếu là khởi động phosphate transporters, TFs, auxin-responsive proteins, kiến trúc tế bào, biến dưỡng acid béo, và chromatin architecture/epigenetic modifications ở giai đoạn đẻ nhánh trong điều kiện cây lúa bị stress thiếu lân.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35275352/