Nguồn: Chen G, Liu C, Gao Z, Zhang Y, Jiang H, Zhu L, Ren D, Yu L, Xu G, Qian Q. 2017. OsHAK1, a High-Affinity Potassium Transporter, Positively Regulates Responses to Drought Stress in Rice. Frontier in Plant Science; 01 November 2017, Article 8:1885.

TÓM TẮT

Khô hạn là một trong những yếu tố ngoại cảnh có ảnh hưởng nghiêm trọng làm giảm sản lượng cây trồng và giảm diện tích phát triển cây trồng. Gần đây, người ta đã ghi nhận một protein “OsHAK1” đóng vai trò vận chuyển ion, có ái lực cao với potassium, có chức năng quan trọng đối với sự kiện bắt giữ K và chuyển vị K trong cây lúa, trong điều kiện biến động từ thấp đến cao của hàm lượng K. Tuy nhiên, người ta biết rất ít về vai trò điều tiết của gen OsHAK1 khi cây lúa bị stress khô hạn hoặc bị stress liên quan đến áp suất thẩm thấu (osmotic stress). Các tác giả trong nghiên cứu này đã tìm thấy các mức độ thể hiện phân tử transcript của gen OsHAK1 tăng theo điều kiện thiếu nước tại rễ lúa và chồi thân, phù hợp với kết quả hoạt động của GUS (một gen “reporter”) trong cây lúa transgenic cho thử nghiệm stress. Khi bị khô hạn, gen OsHAK1 thực hiện đột biến “knockout” (KO) làm cho tính chống chịu thấp hơn đối với stress và làm cây cằn cỗi lùn thấp, ở cả  hai giai đoạn tăng trưởng và phát dục. Phân tích kiểu hình cây lúa khi gen OsHAK1 biểu hiện mạnh mẽ trên mạ (Ox) cho thấy chúng giúp cây lúa chống chịu tốt hơn  với stress khô hạn so sánh với cây nguyên thủy (WT). So sánh với cây mạ WT, cây có gen OsHAK1 biểu hiện mạnh mẽ làm thấp đi  hàm lượng enzyme thực hiện nội dung “lipid peroxidation”, làm tăng cường hoạt động của các enzymes đóng vai trò “antioxidant” (POX và CAT), làm tăng nhiều hơn hàm lượng proline tích tụ. Hơn nữa, phân tích qPCR cho thấy rằng OsHAK1 hoạt động như một “regulator” tích cực khi thể hiện các gen đáp ứng với stress cũng như hai gen khá nổi tiếng trong vận chuyển của cây lúa  là OsTPKb và OsAKT1, chúng có trong nội dung “K homeostasis” (sự cân bằng K ở bên trong tế bào chất), và phản ứng tốt với stress của cây lúa transgenic khi xử lý khô hạn. Quan trọng nhất là cây lúa OsHAK1-Ox có khả năng chịu hạn ở giai đoạn lúa phát dục, đạt năng suất cao hơn đối chứng 35%, không biểu hiện bất cứ khác biệt nào trong điều kiện canh tác bình thường. Kết luận: gen OsHAK1 có thể được áp dụng để cải tiến giống lúa theo cách tiếp cận với di truyền phân tử, giúp cây lúa chống chịu khô hạn.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Xem: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2017.01885/full

Hình 10: Sự thể hiện mạnh mẽ gen OsHAK1 cải tiến tính chịu hạn ở giai đoạn phát dục. Cây lúa được trồng trong chậu và được tưới đầy đủ mỗi ngày cho đến khi xử lý khô hạn. Stress khô hạn được xử lý ở giai đoạn tượng khối sơ khởi. Cung cấp nước hạn chế (40% thủy dung ngoài đồng) và duy trì thí nghiệm này cho hết chu kỳ sống của cây lúa, tưới đầy đủ ở nghiệm thức đối chứng, quan sát tất cả tính trạng nông học cần thiết. (A) Số chồi hữu hiện / bụi lúa. (B) Tỷ lệ hạt có được. (C) Khối lượng 1000 hạt. (D) Năng suất hạt trên từng cây. Trung bình ± SE của năm lần lập lại. Khác biệt có ý nghĩa giữa cây WT và cây lúa OsHAK1-Ox cho thấy bằng dấu hoa thị (P < 0.05, one-way ANOVA); ns, không khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê.