Phát hiện một số gen giúp bảo vệ cây trồng chống lại lũ lụt
(a) Sơ đồ Venn của các gen tăng biểu hiện ở cây Arabidopsis (UP_At) và cây lúa (UP_Os). Các gen chồng chéo (40 gen) thường là các gen được tăng biểu hiện ở cây Arabidopsis và lúa. (b) Sơ đồ Venn của các gen được giảm biểu hiện ở cây Arabidopsis (DN_At) và lúa (DN_Os). Các gen chồng chéo (19 gen) thường là các gen giảm biểu hiện ở cây Arabidopsis và lúa.
Theo Ngân hàng Thế giới, lũ lụt là một rủi ro toàn cầu, đối với tính mạng và tài sản của hàng tỷ người bị đe dọa. Thậm chí nhiều người có nguy cơ bị chết đói do tác động của lũ lụt: nước có thể làm chết cây trồng. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đang tiến gần hơn đến việc xác định các quá trình phân tử cơ bản làm thế nào lũ lụt lấy đi oxy của thực vật - và cách thiết kế các loại cây trồng trở nên chống chịu tốt hơn.
Thông qua phân tích tổng hợp, bao gồm phân tích lại dữ liệu từ các nghiên cứu khác, nhóm nghiên cứu từ Trường Đại học Hiroshima đã phát hiện ra một số gen phổ biến và cơ chế liên quan của chúng ở cây lúa (Oryza sativa) và Arabidopsis thaliana.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Life vào ngày 19 tháng 7.
Tác giả đầu tiên Keita Tamura đề cập đến tình trạng thiếu oxy do ngập úng cho biết: “Tình trạng thiếu oxy là một căng thẳng phi sinh học đối với thực vật do lũ lụt gây ra. Mặc dù nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trước đây, chúng tôi nghĩ rằng các cơ chế sinh học tiềm ẩn có thể được tìm thấy bằng cách phân tích nhiều nghiên cứu thông qua phân tích tổng hợp dữ liệu có sẵn”.
Nhóm nghiên cứu tập trung vào cây lúa và Arabidopsis thaliana vì di truyền của cả hai loài cây này đã được nghiên cứu rộng rãi, cung cấp lượng dữ liệu phong phú. Theo Tổ chức Tư vấn Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế, lúa gạo cũng được coi là một trong những loại cây trồng quan trọng nhất trên thế giới, đóng vai trò là lương thực chính cho hơn bốn tỷ người, vì vậy hiểu cách ngăn ngừa phản ứng thiếu oxy ở cây trồng là rất quan trọng.
Các nhà nghiên cứu đã xác định được 29 cặp dữ liệu trình tự RNA đối với Arabidopsis thaliana và 26 cặp đối với cây lúa ở cả trạng thái oxy bình thường và thiếu oxy từ các bộ dữ liệu có sẵn. Theo tác giả giáo sư Hidemasa Bono, giải trình tự RNA liên quan đến việc sao chép các bản thiết kế di truyền của đối tượng nghiên cứu trong một thời điểm cụ thể, có nghĩa là dữ liệu có thể được sử dụng để điều tra xem gen nào đã kích hoạt sự thay đổi trong cây.
Bono cho biết: “Bằng cách phân tích dữ liệu giải trình tự RNA của các phương pháp xử lý thiếu oxy ở cải Arabidopsis và cây lúa, chúng tôi đã xác định được 40 và 19 gen được tăng biểu hiện và giảm biểu hiện ở cả hai loài. Trong số đó, một số yếu tố phiên mã WRKY và cinnamate-4-hydroxylase, có vai trò trong phản ứng thiếu oxy vẫn chưa được biết đến, thường được tăng biểu hiện ở cả Arabidopsis và cây lúa”.
Theo Bono, sự tăng biểu hiện có nghĩa là các phân tử này trở nên hoạt động hơn khi thiếu oxy, cho thấy chúng có những trách nhiệm cơ học cụ thể đối với cách thực vật phản ứng trong điều kiện ngập úng.
Bono và Tamura đã so sánh kết quả của họ với một phân tích tổng hợp tương tự về tình trạng thiếu oxy trong tế bào và mẫu mô ở người. Họ đã tìm thấy hai trong số các gen thường được tăng biểu hiện ở lúa gạo và Arabidopsis thì lại giảm biểu hiện ở người.
Bono cho biết: “Phân tích tổng hợp của chúng tôi cho thấy các cơ chế phân tử khác biệt trong tình trạng thiếu oxy ở thực vật và động vật. Các gen ứng cử viên được xác định trong nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ làm sáng tỏ các cơ chế phân tử mới của phản ứng thiếu oxy ở thực vật. Cuối cùng, chúng tôi dự định điều khiển một trong các gen ứng viên thông qua công nghệ chỉnh sửa bộ gen để tạo ra các loài cây chống chịu được lũ lụt”.
http://iasvn.org/
