Phân tích di truyền các gen TCS của hệ gen cây khoai lang (Ipomoea batatas L.)
Nguồn: Ruxue Huo, Yanshu Zhao, Tianxu Liu, Meng Xu, Xiaohua Wang, Ping Xu, Shengjie Dai, Xiaoyu Cui, Yonghua Han, Zhenning Liu, Zongyun Li. 2023. Genome-wide identification and expression analysis of two-component system genes in sweet potato ( Ipomoea batatas L.). Front Plant Sci.; 2023 Jan 12; 13: 1091620. doi: 10.3389/fpls.2022.1091620.
Hình: Quan hệ tương đồng (synteny) về di truyền các gen TGS của Ipomoea batatas. Đường nối giữa những nhiễm sắc thể biểu thị cặp gen tự tái bản (duplicated gene pairs). Thanh bars định vị tại nhiễm sắc thể biểu thị chiều dài trên nhiễm sắc thể (cM). Thành viên họ gen HK(L)s, HP và RR được mô phỏng bằng các font màu khác nhau.
Hệ thống hai thành phần TCS (two-component system), bao gồm histidine kinases (HKs), histidine phosphotransfer proteins (HPs), và response regulators (RRs), có vai trò quan trọng trong điều hòa tăng trưởng và phát triển, phản ứng với nhiều kích động khác nhau của ngoại cảnh. Các gen TCS đã và đang được người ta phân lập khá nổi tiếng trong nhiều loài cây khác nhau, trong khi đó, nghiên cứu về “genome-wide” và phân tích TCS của cây khoai lang vẫn chưa có báo cáo nào. Vì vậy, các tác giả trong nghiên cứu này tiến hành phân lập 90 thành viên của TCS bao gồm 20 HK(L)s, 11 HPs, và 59 RRs trong hệ gen cây khoai lang Ipomoea batatas. Người ta tiến hành phân tích sâu hơn kiến trúc gen của chúng, những domains bảo thủ, và tương quan di truyền huyết thống, tất cả được phân tích khá chi tiết. bên cạnh đó, các phổ biểu hiện gen tại nhiều cơ quan khác nhau cũng được phân tích, và những phản ứng với stress bởi môi trường bất lợi gây ra cũng được nghiên cứu. Kết quả cho thấy 90 gen TCS này được lập bản đồ di truyền trên 15 nhiễm sắc thể với sự phân bố không đồng đều đáng chú ý, sự lan rộng của các gen TCS trong khoai lang góp phần vào tự tái bản có tính chất phân đoạn và song song (segmental and tandem duplications). Đạc điểm chủ yếu của các gen TCS này có những phổ biểu hiện rất khác nhau trên những cơ quan khác nhau, đặc biệt là trong 3 loại hình rễ khoai lang (rễ trên thân, rễ xơ, rễ củ khoai). Hơn nữa, hầu hết các gen TCS được kích hoạt hoặc bị ức chế bởi nghiệm thức stress phi sinh học (khô hạn, mặn, lạnh, nóng) và bởi những phytohormone ngoại sinh như abscisic acid (ABA). Thêm vào đó, hệ thống lai “yeast-two hybrid system” được người ta sử dụng để thể hiện tương tác HK-HP-RR protein-protein. IbHP1, IbHP2, IbHP4, và IbHP5 có thể tương tác với 3 HKs (IbHK1a, IbHK1b, và IbHK5), và cũng tương tác với với loại hình chủ lực B RRs (IbRR20-IbRR28), trong khi đó, không có ái lực tương tác nào diễn ra đối với IbHP3. Kết quả phân tích có thể cung cấp luận điểm mới về đặc điểm của các gen TCS, phát triển xa hơn những nghiên cứu nói về chức năng gen trong cây khoai lang.
