Khiếm khuyến trong splicing gen StDRO2, intron 1 làm tăng cường hệ rễ khoai tây bởi làm đột phá vận chuyển auxin thích nghi với stress khô hạn

 Khiếm khuyến trong splicing gen StDRO2, intron 1 làm tăng cường hệ rễ khoai tây bởi làm đột phá vận chuyển auxin thích nghi với stress khô hạn

Nguồn: Jianping Zhao, Baolin Yao, Ziai Peng, Xinyue Yang, Kuixiu Li, Xiaoyan Zhang, Haiyan Zhu, Xuan Zhou, Meixian Wang, Lihui Jiang, Xie He, Yan Liang, Xiaoping Zhan, Xiaoran Wang, Yuliang Dai, Yanfen Yang, Ao Yang, Man Dong, Suni Shi, Man Lu, Yi Zhao, Mingyun Shen, Liwei Guo, Changning Liu, Hongji Zhang, Decai Yu, Yunlong Du. 2024. Splicing defect of StDRO2 intron 1 promotes potato root growth by disturbing auxin transport to adapt to drought stress. Horticultural Plant Journal; Available online 3 February 2024. https://doi.org/10.1016/j.hpj.2023.11.003

 

Sự hình thành kiến trúc hệ thống rễ (root system architecture: RSA) đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng cây. Gen OsDRO1 được biết có chức năng điều khiển RSA trong cây lúa, tuy nhiên, vai trò của gen StDRO2, trong khoai tây, một đồng dạng gen OsDRO1, trong tăng trưởng rễ vẫn còn chưa biết rõ. Nghiên cứu này tiến hành thực hiện dòng đột biến potato dro2 trong hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9. Các dòng đột biến như vậy được phát sinh từ một hiện tượng khiếm khuyết khi splicing (splicing defect) của intron 1 trong gen StDRO2, điều này làm cho đột biến có dạng “nonsense” của gen StDRO2. Hơn nữa, cấu trúc bậc hai của phân tử StDRO2 mRNA được phân tích bằng RNAfold WebServer được thay đổi trong đột biến dro2. Đột biến của gen StDRO2 làm cho khoai tây thích nghi với thay đổi RSA thông qua thay đổi dòng vận chuyển auxin trong điều kiện stress khô hạn. Dòng khoa tây đột biến dro2 biểu thị cây cao hơn, rễ dài hơn, góc tăng trưởng của rễ nhó hơn và khối lượng củ tăng hơn so với dòng WT (wild-type). Sự thay đổi RSA được kết gắn với sự xáo trộn của phân bố kích thích tố IAA của đột biến dro2, và mức độ biểu hiện gen StPIN7, gen StPIN10 được tìm thấy bởi “real-time PCR” có tính chất điều tiết theo kiểu “up” trong rễ dòng khoai tây đột biến dro2 khi xử lý stress khô hạn. Hơn nữa, phân tử microRNAs (miRNAs) PmiREN024536 và PmiREN024486 xác định đích đến của gen StDRO2, auxin điều tiết tích cực và tiêu cực sự biểu hiện gen StDRO2 và miRNAs  PmiREN024536 và PmiREN024486, theo thứ tự, trong rễ khoai tây. Kết quả cho thấy hệ thống điều tiết gồm có auxin, StDRO2, PmiREN024536 và PmiREN024486 có thể điều khiển RSA để truyền đạt tính thích nghi của khoai tây dưới điều kiện stress khô hạn.

 

Xem https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014124000074

 

Kiểu hình rễ khoai tây và mức độ biểu hiện “auxin efflux” mang gen trong khoai tây dòng nguyên thủy WT và dòng đột biến dro2 trồng trên ruộng trong nghiệm thức khô hạn và đối chứng.