PHÂN TÍCH DI TRUYỀN HUYẾT THỐNG BẰNG KỸ THUẬN “Genome-wide “ CỦA HỌ GEN CIPK TRONG CÂY SẮN VÀ SỰ THỂ HIỆN CỦA CÁC GEN ĐIỀU KHIỂN CHỐNG CHỊU KHÔ HẠN

Họ protein kinase CIPKs (viết tắt từ chữ: CBL-interacting protein kinases) có vai trò quan trọng trong các tiến trình phát triển của cây, sự truyền tín hiệu hormone, và đáp ứng với stress phi sinh học. Tuy vậy, chưa có cơ sở dữ liệu nào hiện nay cung cấp những kiến thức về họ CPK trong cây sắn. Trong nghiên cứu này, có 25 CIPK gen đã được xác định từ genome cây sắn trên cơ sở dữ liệu có trước đây về giải trình tự genome.

Nghiên cứu di truyền huyết thống cho thấy 25 MeCIPKs có thể được phân làm bốn họ phụ (subfamilies). Các họ phụ này được xem xét trên căn cứ những cấu trúc exon-intron và cấu trúc của motif các protein bảo thủ. Phân tích transcriptomic một họ phụ nguyên thủy và hai giống sắn đang canh tác cho thấy hầu hết MeCIPKs biểu hiện khác biệt nhau giữa các họ phụ và giữa các giống sắn canh tác trong những mô khác nhau hoặc có những phản ứng khác nhau đối với stress khô hạn. Một vài gen tương đồng (orthologous) liên quan đến tương tác của CIPK cũng được người ta xác định giữa bộ gen cây Arabidopsis và sắn. Các hệ thống tương tác và các hợp phần liên quan đến sự kiện đồng thể hiện của những gen đồng dạng ấy cho thấy rằng: những chu trình cần thiết được kiểm soát bởi hệ thống CIPK có thể có trong phản ứng chuyên biệt đối với stress khô hạn trong nhiễu mẫu giống sắn thu thập. Chín gen MeCIPK đã được chọn lọc để nghiên cứu phản ứng phiên mã đối với các chất kích thích khác nhau; kết quả cho thấy có một phản ứng khá rõ của những gen trắc nghiệm MeCIPK đối với sự kiện liên quan đến áp suất thẩm thấu, mặn, lạnh, các stress liên quan đến oxidative, và truyền tín hiệu ABA.

Sự xác định và phân tích thể hiện của họ CIPK cho thấy họ gen CIPK là những thành phần vô cùng quan trọng của sự phát triển và những lộ trình truyền tín hiệu của cây sắn. Nghiên cứu này sẽ giúp cho chúng ta hiểu được bản chất của họ gen CIPK và cung cấp những hiểu biết về các phản ứng về stress phi sinh học cũng như sự truyền tín hiệu trong bộ gen cây sắn.

 

Hình 1: Phân tích di truyền huyết thống (phylogenetic analysis) CIPK proteins trong cây sắn, lúa, Arabidopsis, và Populus.

Có tổng số 25 CIPK proteins của sắn (hình tam giác), 26 của Arabidopsis (hình vuông), 34 của lúa (hình tròn) và 27 của Populus (hình thoi) được sử dụng để tạo ra cây gia hệ theo dạng “maximum likelihood” trên phần mềm ClustalX 2.0 và MEGA5 với 1000 bootstrap. Các nhánh với ít hơn 50% “bootstrap support” đã chồng lên nhau. Năm nhóm di truyền đã được đánh dấu bằng chữ A, B, C, D, và E.
Theo IASVN