Biểu hiện mạnh mẽ Glycosate Oxidases giúp cải thiện quang tổng hợp cây lúa trong điều kiện nhiều nắng và nhiệt độ cao

Nguồn: Cui LL, Lu YS, Li Y, Yang C, Peng XX. 2016. Overexpression of Glycolate Oxidase Confers Improved Photosynthesis under High Light and High Temperature in Rice. Front Plant Sci. 2016 Aug 4;7:1165. doi: 10.3389/fpls.2016.01165

TÓM TẮT

Glycolate oxidase (GLO) được biết là một enzyme then chốt trong cơ chế quang hô hấp (photorespiratory) của thực vật. Tuy nhiên, chức năng sinh lý học của nó và co chế biến dưỡng này vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu trước đây của nhóm tác giả đã chỉ ra rằng ức chế GLO trong cây lúa sẽ dẫn đến kém tăng trưởng và ức chế sự quang hợp (Pn) mà sự quang hợp này tương quan thuận, tuyến tính với hoạt động GLO bị suy giảm. Do vậy, người ta rất muốn biết Pn có thể nào được cải tiến khi GLO điều tiết theo kiểu UP hay không? Trong nghiên cứu này, bốn dòng lúa độc lập trong sự biểu hiện mạnh mẽ GLO, theo hoạt tính tăng dần, đã được người ta phát triển và phân tích chức năng phân tử của chúng. Những quan sát theo kiểu hình cho thấy sự tăng trưởng có thể được cải thiện khi các hoạt động của GLO tăng lên từ 60% đến 100%, trong khi đó, sự tăng trưởng chậm lại khi hoạt động ấy tăng từ 150% đến 210%. So sánh với cây lúa nguyên thủy (WT), tất cả những cây biểu hiện mạnh mẽ GLO đã cải tiến đáng kể Pn trong điều kiện nắng gắt và nhiệt độ cao, nhưng không cải thiện trong điều kiện bình thường. Thêm vào đó, những cây biểu hiện mạnh mẽ GLO tỏ ra kháng mạnh hơn đối với stress do cái gọi là “MV-induced photooxidative”. Điều này đã minh chứng rằng các enzyme có tính chất “antioxidant”, và chất biến dưỡng glutathione có tính chất antioxidant không bị thay đổi một cách có ý nghĩa trong những cây lúa biểu hiện mạnh mẽ GLO. Ngược lại, H₂O₂ và salicylic acid (SA) bị giảm một cách tương ứng với mức độ biểu hiện GLO. Kết quả này cho thấy GLO có vai trò vô cùng quan trọng trong thực vật khi phát triển trong điều kiện quá nhiều ánh sáng và nhiệt độ cao. Kết quả còn cho thấy H₂O₂ và SA đóng vai trò là những phân tử truyền tín hiệu để khởi động các phản ứng bảo vệ cây với stress nhưng các phản ứng “antioxidant” không có trong sự bảo vệ này.

Xem http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27540387

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 1: Xác minh các dòng lúa thể hiện mạnh mẽ GLO. Cây lúa được trồng trong dung dịch dinh dưỡng Kimura trong điều kiện nhiệt độ bình thường [30–35/23–26°C (ngày/đêm), bức xạ quang hợp tích cực 600–1500 μmol m^-2 s^-1 và quang kỳ 12 giờ ngày/12 giờ đêm]. Lá lúa phát triển hoàn toàn được lấy ra ở giai đoạn tuổi lá thứ bốn để xét nghiệm phân tử transcripts (A, B) và hoạt tính enzyme (C). Gen OsActin được sử dụng làm đối chứng bên trong. Số liệu trung bình ± SD trong ba lần nhắc lại và của ba thí nghiệm độc lập. Những chữ khác nhau ở đỉnh cột biểu thị khác biệt có ý nghĩa thống kê ở p < 0.05 theo trắc nghiệm đa doạn Duncan.