Phân tích hệ thống phiên mã của đột biến lớp bao vỏ hạt đậu phộng theo cơ chế điều hòa sinh lý của tính trạng nứt vỏ hạt và màu sắc vỏ hạt

Nguồn: Wan L, Li B, Pandey MK, Wu Y, Lei Y, Yan L, Dai X, Jiang H, Zhang J, Wei G, Varshney RK, Liao B. 2016. Transcriptome Analysis of a New Peanut Seed Coat Mutant for the Physiological Regulatory Mechanism Involved in Seed Coat Cracking and Pigmentation. Front Plant Sci. 2016 Oct 14;7:1491. eCollection 2016.

TÓM TẮT

Sự nứt bao vỏ hạt đậu phộng (seed-coat cracking) và màu sắc vỏ hạt không mong muốn ảnh hưởng rất lớn đến biểu hiện bên ngoài và giá trị thương phẩm của đậu phộng (Arachis hypogaea L.). Với mục tiêu tìm kiếm giải pháp di truyền đối với vấn đề nói trên, một đột biến đậu phộng làm nứt vỏ bao hạt đậu phộng và màu nâu của vỏ lụa (testa) được xác định từ phương pháp đột biến bằng hóa chất EMS và ký hiệu là pscb (peanut seed coat crack and brown color). Khối lượng của “seed coat” của dòng đột biến gấp đôi dòng nguyên thủy WT, và thời gian nẩy mầm ngắn hơn dòng WT. Hơn nữa, dòng đột biến có hàm lượng lignin, anthocyanin, proanthocyanidin thấp hơn, hàm lượng melanin tăng mạnh  hơn so với dòng WT. Sử dụng kỹ thuật RNA-Seq, người ta xem xét hệ transcriptome của tính trạng “seed coat” trong 3 giai đoạn khác nhau của dòng WT và dòng đột biến pscb. Phân tích RNA-Seq cho thấy sự biểu hiện rất khác nhau của  các gen mã hóa chu trình hoạt động của  phenylpropanoid và flavonoid rong cả ba giai đoạn phát triển hạt, đặc biệt ở giai đoạn 40 ngày sau khi trổ bông (DAF40). Giống như vậy, sự thể hiện của polyphenol oxidases và peroxidase được tìm thấy bị kích hoạt đáng kể ở giai đoạn phát triển sau cùng. Nghiên cứu “genome-wide comparative” của những phồ gen thể hiện cho thấy có 62 gen biểu hiện rất khác nhau trong tất cả 3 giai đoạn này. Phân tích các hợp phần trong thể hiện và chuỗi trình tự của những gen phổ biến nhất trong 3 giai đoạn, có 3 gen ứng cử viên c36498_g1 (CCoAOMT1), c40902_g2 (kinesin), và c33560_g1 (MYB3) được xác định trong sự kiện nứt vỏ bao hạt và tính trạng màu nâu. Do đó, nghiên cứu này không những chỉ chỉ ra những gen ứng cử viên mà còn chỉ ra những hiểu biết rộng hơn về kiểm soát di truyền ở mức độ phân tử của hiện tượng nứt vỏ bao hạt đậu phụng và tính trạng màu vỏ bao hạt với những biến thiên của chúng.

Xem https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27790222

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 2. Hiệu quả hấp thu nước và sự nẩy mầm của hạt trong dòng đột biến pscb và dòng nguyên thủy WT. (A) hiệu quả hấp thu nước của đột biến pscb và WT. (B) Thời gian nẩy mầm của đột biến pscb và WT. (C) Mầm nhú lên và vươn dài nhanh hơn trong dòng WT so với dòng đột biến pscb.