Họ gen SWEET của đậu nành

1. Cơ sở khoa học:

SWEET (MtN3_saliva) domain proteins là một nhóm protein vừa được xác định gần đây thuộc efflux transporters, có vai trò quan trọng sự tiết ra đường (sugar efflux), sự chứa nhựa nguyên trong mô libe (phloem loading), tương tác giữa cây chủ và pathogen và sự phát triển mô sinh dục.
Họ gen SWEET được ưu tiên nghiên cứu trong cây Arabidopsis và những thành viên của họ gen này vừa được nghiên cứu trên cây lúa. Hiện nay, người ta vẫn chưa có một phân tích nào liên quan đến transcriptome hay genomics của những gen SWEET trong cây đậu nành.

2. Kết quả nghiên cứu:

Các tác giả đã khai thác được khía cạnh tiến hóa của họ gen SWEET trong những loài cây rất đa dạng: từ loài gồm tảo đơn bào cho đến primitive single cell algae thực vật hạt kín (angiosperms) đặc biệt nhấn mạnh đến loài đậu nành (Glycine max). Những đặc điểm tiến hóa cho thấy có sự lan rộng và tái lập (expansion and duplication) của họ gen SWEET của thực vật sống trên mặt đất. Nghiên cứu tính chất đồng dạng (homology) bằng công cụ BLAST và Hidden Markov Model-directed, thực hiện so sánh chuỗi trình tự (sequence alignments) xác định trên 52 gen SWEET. Người ta đã thực hiện được bản đồ gen trên 15 nhiễm sắc thể của bộ gen cây đậu nành như những sự kiện có tính chất tái lập theo chu trình luân phiên (tandem duplication). Những gen SWEET của đậu nành (GmSWEET) cho thấy chúng có một quãng thể hiện rất rộng (wide range of expression profiles) tại những mô tế bào khác nhau và ở những thời kỳ phát triển khác nhau.

Phân tích dữ liệu transcriptome đặc trưng nhất và phổ thể hiện gen bằng kỹ thuật quantitative real time PCR (qRT-PCR) cho thấy: tính chung nhất của các gen GmSWEET được xác định trong khi phát triển mô sinh dục. Nhiều thể biến dị di truyền tự nhiên (non-synonymous SNPs, premature stop codons and haplotype) được người ta phân lập trong các gen GmSWEET sử dụng toàn bộ dữ liệu chạy trình tự genome  với 106 giống đậu nành. Người ta thấy có sự kết hợp rất có ý nghĩa giữa SNP-haplogroup và hàm lượng sucrose hạt đậu nằm trong 3 nhóm gen của nhiễm sắc thể 6. Kết luận: Nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp so sánh genome (comparative genomics), transcriptome profiling và giải trình tự lại toàn bộ genome.

Kết quả cung cấp một sự mô tả có tính hệ thống  những gen SWEET của đậu nành và xác định những gen ứng cử viên có tính chất giả định với chức năng có thể có trong sự phát triển mô sinh dục. Phổ thể hiện gen (expression profiling) tại những giai đoạn phát triển khác nhau và bộ số liệu biến thiên di truyền sẽ giúp cho chúng ta như một nguồn thông tin quan trọng trong nghiên cứu đậu nành và có thể được xem là tài liệu rất có giá trị  để hiễu được sức chứa đã được vận hành như thế nào (sink unloading) cũng như việc thúc đẩy sự giải phóng ra carbohydrate để phát triển hạt nhằm cải tiến năng suất đậu nành.

Xem chi tiết: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26162601

Hình:  Phổ thể hiện gen SWEET của đậu nành trong các mô tế bào khác nhau

Nguồn: Patil G, Valliyodan B, Deshmukh R, Prince S, Nicander B, Zhao M, Sonah H, Song L, Lin L, Chaudhary J, Liu Y, Joshi T, Xu D, Nguyen HT. 2015. Soybean (Glycine max) SWEET gene family: insights through comparative genomics, transcriptome profiling and whole genome re-sequence analysis. BMC Genomics. 2015 Jul 11; 16: 520.