Tuần tin khoa học 873 (08-14/01/2024)
Thứ bảy, 06-01-2024 | 09:47:45
|
ZmC2H2-149 điều tiết thụ động tính chống chịu khô hạn bởi ức chế ZmHSD1 trong cây bắp
Nguồn: Huafeng Liu, Zhendong Wu, Miaomiao Bao, Fengran Gao, Wenjing Yang, Salah Fatouh Abou-Elwafa, Zhixue Liu, Zhenzhen Ren, Yingfang Zhu, Lixia Ku, Huihui Su, Leelyn Chong, Yanhui Chen. 2024. ZmC2H2-149 negatively regulates drought tolerance by repressing ZmHSD1 in maize.Plant Cell Environ.; 2024 Jan 1. doi: 10.1111/pce.14798.
Khô hạn là stress phi sinh học chính làm hạn chế sản lượng bắp trên toàn thế giới. Do đó, nội dung cải tiến tính trạng chống chịu hạn trở nên quan trọng bậc nhất của giống cây trồng phục vụ nông nghiệp bền vững. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta xem xét vai trò của Cys2 /His2 zinc-finger-proteins (C2H2-ZFPs) trong tính trạng chống chịu khô hạn của cây bắp như protein C2H2-ZFPs có khả năng liên qua chống chịu stress của cây. Thông qua xử lý 150 dòng đột biến 150 Ac/Ds đối với stress khô hạn, người ta xác định được đột biến Ds-insertion, đó là zmc2h2-149, biểu thị tính chống chịu hạn gia tăng. Sự biểu hiện mạnh mẽ của ZmC2H2-149 trong hệ gen cây bắp dẫn đến sự suy giảm cả cả tính trạng chịu hạn và năng suất bắp. Người ta áp dụng kỹ thuật DAP-Seq, RNA-Seq, Y1H và xét nghiệm LUC cho kết quả là ZmC2H2-149 ức chế trực tiếp sự biểu hiện của một “regulator” chống chịu hạn một cách tích cực, phân tử ZmHSD1 (hydroxysteroid dehydrogenase 1). Nhất là, đột biến zmhsd1 biểu hiện tính chống chịu hạn suy giảm và năng suất thấp trong điều kiện trồng bắp thiếu nước tưới so với cây bắp nguyên thủy (wild-type) của nó. Kết quả chứng minh được rằng ZmC2H2-149 có thể điều tiết ZmHSD1 đối với stress khô hạn của cây bắp, cung cấp nguồn di truyền và luận điểm có giá trị về cải tiến giống bắp cao sản chống chịu được khô hạn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38164019/
HvBGlu3, gen mã hóa enzyme GH1 β-glucosidase, ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng β-glucan trong hạt lúa mạch
Nguồn: La Geng, Mengdi Li, Shanggeng Xie, Han Wang, Xinyi He, Nannan Sun, Guoping Zhang & Lingzhen Ye. 2024. HvBGlu3, a GH1 β-glucosidase enzyme gene, negatively influences β-glucan content in barley grains. Theoretical and Applied Genetics; January 2024; vol. 137; Article number 14
HvBGlu3, gen mã hóa enzyme β-glucosidase, ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng β-glucan của hạt lúa mạch thông qua biến dưỡng tinh bột và sucrose của hạt phát triển.
Hạt lúa mạch rất giàu β-glucan, một thành tố quan trọng ảnh hưởng đến phẩm chất hạt. Trước đây, người ta xác định được nhiều MTA ổn định (marker-trait associations) và nhiều gen ứng cử viên mới có liên quan đến hàm lượng β-glucan của hạt lúa mạch thông qua phương pháp GWAS (Genome Wide Association Study). Gen đích HORVU3Hr1G096910, mã hóa β-glucosidase 3, có tên là HvBGlu3, được tìm thấy có liên quan đến hàm lượng β-glucan trong hạt lúa mạch. Trong nghiên cứu này, phân tích domain bảo thủ cho thấy HvBGlu3 thuộc họ gen mã hóa glycoside hydrolase 1 (GH1). Thử nghiện “knockout” gen đích cho thấy HvBGlu3 ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng β-glucan trong hạt lúa mạch. Phân tích transcriptome những hạt lúa mạch đang phát triển của dòng cây đột biến hvbglu3 và cây wild type (nguyên thủy) cho thấy kết quả knockout gen đích dẫn đến làm tăng mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến biến dưỡng tinh bột và sucrose. Phân tích biến dưỡng cho kết quả: hàm ;lượng của nhiều loại hình đường trong hạt đang phát triển thay đổi có ý nghĩa trong dòng lúa mạch đột biến hvbglu3. Như vậy, HvBGlu3 điều khiển hàm lượng β-glucan trong hạt lúa mạch thông qua trung gian biến dưỡng tinh bột và sucrose của hạt đang phát triển. Kết quả này có thể hữu ích cho nhà chọn giống để cải tiến giống lúa mạch ưu việt làm lương thực thông qua đột biến kiểu “loss of function” gen đích HvBGlu3.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04517-5
GWAS xác định họ gen mã hóa U-box E3 ligases của khoai tây (Solanum tuberosum L.) và biểu hiện mạnh mẽ StPUB25 làm tăng cường tính chịu hạn của cây Arabidopsis chuyển gen
Nguồn: Zhen Liu, Lei Wang, Yuanming Li, Jinyong Zhu, Zhitao Li, Limin Chen, Hongyang Li, Tianbin Shi, Panfeng Yao, Zhenzhen Bi, Chao Sun, Jiangping Bai, Junlian Zhang, Yuhui Liu. 2024. Genome-wide analysis of the U-box E3 ligases gene family in potato (Solanum tuberosum L.) and overexpress StPUB25 enhance drought tolerance in transgenic Arabidopsis. BMC Genomics; 2024 Jan 2; 25(1):10. doi: 10.1186/s12864-023-09890-5.
U-box (PUB) E3 ubiquitin ligases của thực vật có ảnh hưởng sinh động đối với nhiều tiến trình sinh học khác nhau. Do vậy, việc xác định có tính hệ thống và toàn diện của những thành viên trong họ gen U-box của cây khoai tây sẽ giúp chúng ta hiểu được sự tiến hóa và chức năng của U-box E3 ubiquitin ligases của thực vật.
Công trình nghiên cứu này đã xác định được 74 PUBs trong cây khoai tây (StPUBs) và xem xét được kiến trúc gen của chúng, sự phân bố gen trên nhiễm sắc thể, và những motifs có tính chất bảo thủ. Có tất cả 74 gen StPUB định vị trên 10 nhiễm sắc thể với mật số gen đa dạng. Theo phân tích di truyền huyết thống trên họ gen PUBs của khoai tây, Arabidopsis, cà chua (Solanum lycopersicum), cải bắp (Brassica oleracea), lúa (Oryza sativa), và bắp (Zea mays), chúng được xếp thành những clusters di truyền theo 8 subclasses (C1-C8). Theo kết quả phân tích tính đồng dạng di truyền (synteny analysis), có 40 gen đồng dạng (orthologous StPUB genes) so với Arabidopsis, 58 so với cà chua, 28 so với cải bắp, 7 so với lúa, và 8 so với bắp. Bên cạnh đó, kết quả chạy RNA-seq dữ liệu được “downloaded” từ PGSC được sử dụng để xem xét phản ứng với stress phi sinh học của StPUBs và biểu hiện tại các mô đặc biệt trong cây khoai tây DM (doubled-monoploid). Ngoài ra, người ta đã hoàn thiện kết quả chạy RNA-seq trên giống 'Atlantic' (giống nhạy cảm với hạn, DS) và giống 'Qingshu NO.9' (giống chịu hạn, DT) ở gia đoạn trổ hoa sớm, giai đoạn trổ bông hoàn toàn, giai đoạn từ đầu cho đến hoa tàn, để tìm xem các gen đích biểu hiện phản ánh sự phản ứng đối với stress khô hạn của cây khoai tây. Cuối cùng, kết quả chạy qPCR (quantitative real-time PCR) cho thấy có 3 gen ứng cử viên có mức biểu hiện rõ trong môi trường 100 mM NaCl- và 10% PEG 6000 (w/v)-xử lý cây khoa tây non, trong 24 giờ. Hơn nữa, kết quả phân tích cho thấy chống chịu hạn của cây khoai tây chuyển gen StPUB25, sự biểu hiện mạnh mẽ của gen StPUB25 làm gia tăng đáng kể hoạt tính của men peroxidase (POD), làm giảm ROS (reactive oxygen species) và tích tụ MDA (malondialdehyde) so với cây khoa tây nguyên thủy (wild-type: WT), và làm tăng cường có ý nghĩa tính chống chịu hạn của cây transgenic.
Như vậy, ba gen ứng viên liên quan đến tính trạng chống chịu khô hạn của khoai tây được khẳng định, và chức năng của StPUB25 trong stress khô hạn được minh chứng. Kết quả là nguồn thông tin giá trị để hiểu được chức năng họ gen StPUB trong cây khoai tây và cơ chế phân tử của StPUBs điều tiết tính chống chịu hạn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38166714/
Phosphoryl hóa và ubiquitin hóa OsWRKY31 trong phản ứng tự vệ cây lúa kháng đạo ôn
Nguồn: Shuai Wang, Shuying Han, Xiangui Zhou, Changjiang Zhao, Lina Guo, Junqi Zhang, Fei Liu, Qixin Huo, Wensheng Zhao, Zejian Guo, Xujun Chen. 2023. Phosphorylation and ubiquitination of OsWRKY31 are integral to OsMKK10-2-mediated defense responses in rice. Plant Cell; 2023 May 29; 35(6):2391-2412. doi: 10.1093/plcell/koad064.
Mitogen-activated protein kinase (MPK) trong hệ thống truyền tín hiệu kiểu “cascades” có vai trò quan trọng trong tính miễn dịch bẩm sinh của thực vật, sự tăng trưởng và phát triển của cây. Ở đây, người ta báo cáo yếu tố phiên mã trong cây lúa (Oryza sativa) đối với gen OsWRKY31 như một thành phần chủ chốt trong lộ trình truyền tín hiệu “MPK” có trong tính kháng bệnh của cây lúa. Người ta thấy hoạt động của OsMKK10-2 làm tăng cường tính kháng của cây lúa với xâm nhiễm của nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae và ức chế tăng trưởng nấm thông qua gia tăng mức tích tụ của jasmonic acid và salicylic acid, làm giảm indole-3-acetic acid. Thực hiện thao tác “knockout” gen OsWRKY31 trong phản ứng tự vệ bởi tương tác vật lý của OsMKK10-2. OsMKK10-2 và OsWRKY31. Gen OsWRKY31 bị phosphoryl hóa bởi OsMPK3, OsMPK4, và OsMPK6. Gen OsWRKY31 có tính chất phosphomimetic làm tăng hoạt động gắn kết DNA và làm tăng tính kháng sự xâm nhiễm của nấm M. oryzae. Hơn nữa, sự ổn định của gen OsWRKY31 được điều tiết bởi hoạt động phosphoryl hóa và ubiquitin hóa thông qua enzyme có tên là RING-finger E3 ubiquitin ligases tương tác với WRKY 1 (OsREIW1). Như vậy, sự cải biên gen OsWRKY31 bởi phosphoryl hóa và ubiquitin hóa diễn ra trong lộ trình truyền tín hiệu OsMKK10-2.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36869655/
Hình: OsMKK10-2 tăng hoạt sự phosphoryl hóa của OsMPKs và OsWRKY31. |
Trở lại In Số lần xem: 132 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|