Gmap2 tăng cường khả năng chịu đựng của cây đối với độc tính nhôm và thiếu phốt pho ở arabidopsis

Cheng Li^1,2, Pengxin Du^1,2, Lidan Wang^1,2, Xin Xu^1,2, Hongying Zhong^1,2, Yanbo Cheng^1,2,Tengxiang Lian^1,2, Lu Li⁵& Qibin Ma^1,2,3,4

Võ Như Cầm biên dịch

1. Phân viện Quảng Đông thuộc Trung tâm Cải tiến Đậu tương Quốc gia, Khoa Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc, Quảng Châu 510642, Quảng Đông, Trung Quốc.

2. Phòng thí nghiệm trọng điểm cấp tỉnh Quảng Đông về Lai tạo giống cây trồng phân tử, Khoa Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc, Quảng Châu 510642, Quảng Đông, Trung Quốc.

3. Phòng thí nghiệm trọng điểm về Sử dụng hiệu quả tài nguyên cây trồng ở Nam Trung Quốc, Khoa Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc, Quảng Châu 510642, Quảng Đông, Trung Quốc.

4. Cơ sở Giảng dạy và Nghiên cứu Zengcheng, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc, Quảng Châu 510642, Quảng Đông, Trung Quốc

5. Trường Cao đẳng Khoa học Sự sống, Đại học Nông nghiệp Nam Trung Quốc, Quảng Châu 510642, Quảng Đông, Trung Quốc

TÓM TẮT

Các yếu tố phản ứng ethylene (ERFs) đại diện cho một trong những họ yếu tố phiên mã lớn nhất ở thực vật và tham gia vào việc điều chỉnh các stress sinh học và phi sinh học, cũng như sự sinh trưởng và phát triển ở thực vật bậc cao. Trong nghiên cứu này, gen GmAP2 của đậu tương, mã hóa yếu tố phiên mã AP2/ERF, là một gen nằm ở hạ nguồn của GsMYB7, giúp tăng cường khả năng chịu đựng của đậu tương đối với độc tính nhôm trong điều kiện axit, được gọi là stress axit nhôm. Mô hình biểu hiện của GmAP2, vốn là gen cấu thành và tập trung nhiều ở rễ, đã được điều chỉnh tăng lên dưới stress axit-nhôm và stress thiếu phốt pho. Các kiểu hình kháng bệnh của dòng hoang dại và dòng biểu hiện quá mức GmAP2 đã được nghiên cứu bằng cách xử lý với đĩa axit nhôm và đĩa phốt pho thấp. Kết quả cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các dòng chuyển gen GmAP2 và dòng hoang dại, và so với cây hoang dại, cây biến đổi gen thể hiện các chỉ số sinh lý tốt hơn đáng kể, chẳng hạn như trọng lượng tươi, chiều dài rễ và số lượng rễ bên. Dưới tác động của stress axit nhôm, sự thay đổi về trọng lượng, hàm lượng MDA và hàm lượng proline trong Arabidopsis thaliana đã được đánh giá. Các gen liên quan đến các con đường này, bao gồm các gen liên quan đến phản ứng axit nhôm (AtALMT, AtALS3, AtSTOP1 và AtMATE), họ ERF (AtERF6, AtERF15, AtERF5 và AtERF109) và/hoặc phản ứng ABA (AtABI5, AtRD29A, AtRAP2.6, AtABI1 và AtABI2), được điều chỉnh đáng kể. Trong bối cảnh thiếu hụt phốt pho, một phân tích toàn diện về hệ thống điều hòa gen đã tiết lộ những thay đổi đáng kể trong các gen liên quan đến các con đường này, bao gồm các gen phản ứng với tình trạng thiếu phốt pho (AtPHT1;1, AtPHO1, AtPHR1 và AtMGD2), các gen thuộc họ ERF (AtERF1, AtERF6, AtERF13 và AtERF109) và/hoặc các gen liên quan đến sự phát triển rễ bên (AtKCS16). Những thay đổi về điều hòa này xảy ra do phản ứng với tình trạng thiếu hụt phốt pho. Những kết quả này cung cấp cơ sở cho việc lai tạo các giống đậu tương có thể tăng khả năng chịu đựng đối với tình trạng nhiễm độc nhôm và thiếu hụt phốt pho.

Từ khóa: GmAP2, Axit-nhôm, Hàm lượng phốt pho thấp, Đậu tương, Arabidopsis

Chi tiết xin xem tệp đính kèm!