Di truyền tính chống chịu khô hạn của khoai lang

 Di truyền tính chống chịu khô hạn của khoai lang

Nguồn: Mohamed Hamed Arisha, Muhammad Qadir Ahmad, Wei Tang , Ya ju Liu , Hui Yan , Meng Kou, Xin Wang, Yungang Zhang & Qiang Li. 2020. RNA‑sequencing analysis revealed genes associated drought stress responses of different durations in hexaploid sweet potato. Scientific Reports, Nature Research: (2020) 10:12573 (17 p.)

Khoai lang tím (PFSP: purple-feshed sweet potato) rất quan trọng vì nguồn dinh dưỡng cao sắc tố anthocyanin. Khô hạn là mối đe doạn lớn để có sản lượng khoai lang bền vững, làm tổn thất năng suất lớn. Do đó, nhóm tác giả này đã tiến hành phân lập những gen có liên quan đến cơ chế chống chịu khô hạn của khoai lang nhờ tiếp cận với công nghệ NGS (next generation sequencing) và TGS (third-generation sequencing). Năm thư viện cDNA được hình thành từ sắc tố lá khoai lang khi cây còn non, với 30% dung dịch polyethylene glycol (PEG-6000) được xử lý trong vòng 0, 1, 6, 12, và 48 giờ đối với công nghệ SGS (second-generation sequencing). Mẫu lá được lấy ở lá thứ ba tính từ trên xuống sau khi cây non được xử 1, 6, 12, và 48 h dưới điều kiện stress khô hạn; để làm nên bộ thư viện phân tử cDNA phục vụ chạy TGS (third-generation sequencing). Tuy nhiên, mẫu lá của nhưng cây chưa xử lý khô hạn cũng được thu thập làm đối chứng. Tổng số chạy trình tự 184.259.679 kết quả “clean reads” trong SGS và TGS. Sau đó, người ta tổng hợp kết quả đọc trình tự lại thành 17.508 unigenes với độ dài phân tử trung bình là 1.783 bp. Trong số 17.508 unigenes ấy, có 642 (3,6%) unigenes không hề khớp với bất cứ phân tử DNA đồng dạng nào (any homologs) trong những cơ sở dữ liệu trước đó. Người ta có thể xem đây là những gen mới. Tổng số có 2, 920, 1.578, và 2.418 unigenes được điều tiết theo kiểu “up” trong thời gian tương ứng là 1, 6, 12, và 48 giờ xử lý stress khô hạn. Tổng số có 3, 834, 2.131, và 3.337 unigenes được điều tiết theo kiểu “down” trong thời gian tương ứng là 1, 6, 12, và 48 giờ xử lý stress khô hạn. Sau 6, 12, và 48 giờ xử lý stress khô hạn, có 540 unigenes điều tiết theo kiểu “up”, 486 unigenes điều tiết theo kiểu “down” và 414 unigenes biểu hiện khác nhau một cách đáng kể. Nhiều họ gen bao gồm gen mã hóa Basic Helix-loop-helix (bHLH), basic leucine zipper (bZIP), Cystein2/Histidine2 (C2H2), C3H, Ethylene-responsive transcription factor (ERF), Homo domain-leucine zipper (HD-ZIP), MYB, NAC (NAM, ATAF1/2, và CUC2), Thiol specifc antioxidant  và WRKY biểu hiện phản ứng tích cực với stress khô hạn. Tổng số có 17.472 chỉ thị SSRs (simple sequence repeats) và and 510.617 chỉ thị SNPs (single nucleotide polymorphisms) được xác định trên cơ sở chạy kết quả transcriptome sequencing của giống khoai lang tím (PFSP). Khoảng 96,55% số trình tự DNA ghi nhận được không thể đọc on-line trong nguồn tài nguyên di truyền khoai lang. Vì vậy, người ta sẽ khắc phục bằng cách làm phong phú hơn phần chú thích di truyền (annotation) và tăng cường nghiên cứu về cơ chế chống chịu khô hạn của khoai lang thông qua công nghệ di truyền. Xem https://doi.org/10.1038/s41598-020-69232-3