Khám phá những hiểu biết chính về sự tiến hóa của gen MADS-box ở thực vật xanh

Một nghiên cứu mới đã làm sáng tỏ quá trình tiến hóa của các gen MADS-box ở thực vật xanh. Các nhà khoa học đã phân tích dữ liệu từ 551 loài sinh vật nhân chuẩn và xác định được 4.899 trình tự gen MADS-box. Họ đã phân loại các gen này thành hai nhóm chính là loại I và loại II.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng gen loại I ở thực vật có nguồn gốc đa ngành, nghĩa là chúng không có chung một tổ tiên trực tiếp duy nhất. Tất cả gen loại I từ ngành tảo lục Chlorophyta và một phần gen Mα từ thực vật trên cạn (nhóm Mα-1) có quan hệ gần gũi với gen dạng SRF (Serum response factor). Phần còn lại của gen Mα từ thực vật trên cạn (nhóm Mα-2), cùng với tất cả gen Mβ, Mγ, và tất cả gen loại II ở thực vật, đều có quan hệ gần gũi với gen dạng MEF2 (Myocyte enhancer factor-2).

Nghiên cứu cũng chỉ ra hai sự kiện nhân đôi gen cổ xưa ở nhóm streptophytes (bao gồm tảo Charophyta và thực vật trên cạn): sự kiện đầu tiên đã tách gen loại II thành hai nhánh riêng biệt; sự kiện thứ hai tạo ra hai dòng gen MIKC tổ tiên, cuối cùng phát triển thành gen MIKCC và MIKC*. Đáng chú ý, các gen MIKC ở tảo Charophyta được phân loại lại là gen MIKCC vì chúng có mối quan hệ tiến hóa gần gũi hơn với gen MIKCC ở thực vật trên cạn.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng cấu trúc protein MIKCC đã trải qua những thay đổi đáng kể. Các protein MIKCC cổ xưa có cấu trúc hình cầu với các cuộn xoắn dài, gây cản trở sự kết hợp thành tứ phân (tetramer).Ở thực vật trên cạn, đầu C của protein MIKCC đã ngắn lại đáng kể. Sự cắt ngắn này giúp các miền quan trọng lộ ra, tạo điều kiện cho việc hình thành tứ phân tử. Ngoài ra, tiểu miền K3 của protein MIKCC (đặc biệt ở dương xỉ) giàu các gốc kỵ nước, cho thấy một sự thích nghi tiến hóa liên quan đến sự đa dạng hóa quá trình oligomer hóa (liên kết nhiều phân tử) của gen MIKCC ở thực vật trên cạn.

Nghiên cứu này đã làm rõ ba khía cạnh quan trọng của sự tiến hóa gen MIKCC về nguồn gốc đa ngành của gen loại I ở thực vật, một sự kiện nhân đôi sớm đã tạo ra gen MIKCC và MIKC* ở nhóm streptophytes và quá trình tiến hóa theo từng bước, làm nền tảng cho sự đa dạng hóa chức năng của gen MIKCC ở thực vật hạt kín. Những phát hiện này cung cấp cơ sở di truyền quan trọng để hiểu về sự đa dạng chức năng của gen MIKCC trong thực vật hạt kín.

P.T.T - NASTIS, theo phys.org