“Knockout” gen OsSTP15 làm tăng năng suất lúa, tăng số chồi, tăng hàm lượng đường tại gốc chồi thân cây lúa (Oryza sativa L.)

 “Knockout” gen OsSTP15 làm tăng năng suất lúa, tăng số chồi, tăng hàm lượng đường tại gốc chồi thân cây lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn: Mingjuan Li, Hongye Li, Qidong Zhu, Dong Liu, Zhen Li, Haifei Chen, Jinsong Luo, Pan Gong, Abdelbagi M. Ismail, Zhenhua Zhang. 2023. Knockout of the sugar transporter OsSTP15 enhances grain yield by improving tiller number due to increased sugar content in the shoot base of rice (Oryza sativa L.). New Phytologist; First published: 27 November 2023; https://doi.org/10.1111/nph.19411

 

Chất vận chuyển đường STPs (sugar transporter proteins) đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong điều hòa tính chống chịu stress của thực vật, sự tăng trưởng và phát triển của cây. Tuy nhiên, vai trò của STPs trong điều tiến năng suất cây trồng vẫn chưa được biết rõ.

 

Nghiên cứu này làm sáng tỏ cơ chế bằng cách “knockout” gen mã hóa sugar transporter OsSTP15 làm tăng cường năng suất hạt thông qua  làm tăng số chồi của cây lúa.

 

Người ta thấy gen OsSTP15 biểu hiện rất đặc biệt gốc gốc chồi thân lúa và bó mạch của bẹ lúa còn non; gen này mã hóa protein có chức năng vận chuyển dòng glucose có ái lực cao ở tại màng plasma. Gen OsSTP15 bị knockout đã làm tăng cường sự tổng hợp sucrose và trehalose-6-phosphate (Tre6P) p73 lá lúa; cải tiến sự vận chuyển sucrose đến gốc chồi thân bằng cách kích hoạt sự thể hiện của những phân tử “sucrose transporters”. Hàm lượng glucose, sucrose, và Tre6P cao hơn đáng kể được quan sát ở gốc chồi thân của cây lúa stp15. Phân tích hệ transcriptome và hệ metabolome của gốc chồi thân lúa chứng minh rằng dòng lúa “OsSTP15 knockout” điều tiết theo kiểu “up” sự biểu hiện của gen có liên quan đến tổng hợp cytokinin (CK)  và chu trình truyền tín hiệu; làm tăng hàm lượng CK levels.

 

Kết quả này gợi ra rằng “OsSTP15 knockout” ức chế sự xuất ra glucose từ dịch tế bào chất  và đồng thời làm tăng sự vận chuyển đường từ lá lúa đến gốc chồi thân bằng cách tăng cường sự tổng hợp sucrose và Tre6P tại lá lúa. Sự tích lũy sau đó của glucose, sucrose, và Tre6P tại gốc chồi thân  làm tăng cường sự đẻ nhánh bởi kích hoạt chu trình truyền tín hiệu CK.

 

Xem https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19411