Sự di truyền tính nhớ Stress ở thực vật

Trong sinh giới, thực vật thuộc nhóm có vòng đời tương đối dài, sinh sản chậm và phải chống chịu nhiều điều kiện khắc nghiệt của môi trường dù không có khả năng di chuyển. Chính vì vậy, tạo hóa đã ban cho thực vật khả năng đáp ứng rất linh động với các điều kiện stress như nóng, lạnh, hạn hán, ngập úng, đủ loại vi sinh vật tấn công…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự di truyền tính nhớ Stress ở thực vật Sự di truyền tính nhớ Stress ở thực vậtTrong sinh giới, thực vật thuộcnhóm có vòng đời tương đối dài,sinh sản chậm và phải chống chịunhiều điều kiện khắc nghiệt củamôi trường dù không có khả năngdi chuyển. Chính vì vậy, tạo hóa đãban cho thực vật khả năng đáp ứngrất linh động với các điều kiệnstress như nóng, lạnh, hạn hán,ngập úng, đủ loại vi sinh vật tấncông… Các nghiên cứu trong thờigian qua đã chứng tỏ dưới ảnhhưởng của stress, thực vật khôngchỉ thay đổi về mặt sinh lý mà cảnhững biến đổi trên genome cũngđã bước đầu được ghi nhận. Tuynhiên liệu thực vật có khả năngtruyền các đáp ứng đó lại cho concháu hay không vẫn còn là mộtđiều chưa được làm rõ. Một kết quảnghiên cứu mới trên tạp chí natuređã khẳng định điều này, nghiên cứubước đầu xác định trạng thái stresscủa thực vật làm gia tăng tính biếnđộng trong genome và tính chất nàycó thể được di truyền cho các thếhê sau. Tính trạng gia tăng tần sốtái tổ hợp tương đồng là một tínhtrạng ngoại di truyền và có thểđược truyền từ cả bố lẫn mẹ trongcác phép lai chéo (tính trạng đượcquy ước là tính trạng trội). Kết quảnghiên cứu cho thấy các nhân tố bấtlợi trong môi trường không chỉ ditruyền được qua các thế hệ mà còncó thể làm gia tăng tính đa dạng ditruyền ở mức cá thể, giúp cho loàithích nghi hơn với điều kiện bất lợi.Thực vật thường xuyên phải chốngchịu các điều kiện môi trường khácnhau bằng các đáp ứng stress. Đókhông chỉ là những thay đổi về mặtsinh lý mà còn làm thay đổi độ biếnđộng của genom, chẳng hạn như sựkích hoạt các nhân tố chuyển vị,cảm ứng đột biến, hoặc gia tăng tầnsố tái tổ hợp tương đồng dưới tácdụng của tia UV-B. Đặc biệt là khibị các tác nhân gây bệnh tấn công,thực vật cũng đáp ứng bằng cáchgia tăng độ biến động của genom,Tất cả các đáp ứng trên genomđược tích lũyđến mức độ nào đó cóthể ảnh hưởng đến biểu hiện kiểuhình. Ttuy vai trò của chúng có giátrị rất cao trong tiến hoá và thíchnghi ở thực vật nhưng lại chưađuợc hiểu biết sâu về mặt cơ chếcũng như chưa đánh giá được mứcđộ phổ biến trong sinh giới nóichung và thực vật nói riêng. Hầuhết các nghiên cứu về đáp ứngstress trên genom trong thời gianqua mới chỉ ghi nhận về sự tồn tạicủa hiện tượng này ở mức độ kiểuhình cụ thể của cá thể. Nghiên cứunày chứng tỏ được rằng các đápứng stress biotic (fgl 22) và abiotic(UV-C) trên genom thực vật(A.thaliana) có thể truyền quanhiều thế hệ sau.Độ biến động genom được đánh giáthông qua tần số tái tổ hợp tươngđồng HRF (HomologousRecombinant Frequency).Để có thể định lượng được tần sốtái tổ hợp, người ta dựa trên hệthống GUS fusion thiết kế sẵn.Trong đó, mẫu đã biến nạp hệthống GUS fusion được giữ trongđiều kiện chống tái tổ hợp trên môitrường chứa Hygromycin; khikhông có kháng sinh chọn lọc, táitổ hợp nếu có xảy ra sẽ tạo thànhGUS nguyên vẹn và biểu hiệnthành enzyme có hoạt tính. Điểmmàu càng cao, tần số tái tổ hợpcàng lớn.Nghiên cứu cho thấy Arabidopsisđáp ứng với tia UV-C cũng như cáctác nhân gây bệnh bằng cách giatăng tần số tái tổ hợp.Sau khi ghi nhận tần số tái tổ hợptương đồng ở thế hệ thứ nhất, câyđã xử lý được mang ra đất trồng vàthực hiện các phép lai để kiểm trasự di truyền tính trạng và vai tròcủa bố mẹ. Người ta nhận thấy mặcdù không được xử lý các tác nhânstress, cũng như không có sự thayđổi về một số trình tự nhưng tínhtrạng HRF cao vẫn được duy trì bềnvững qua ít nhất 4 thế hệ. Đồngthời trong phép lai chéo với cá thểhoang dại, sự di truyền tính trạngHFR cao có sự khác biệt rất rõ ràngkhi thay đổi vai trò của bố hoặcmẹ.Tuy nhiên, một kết quả bất ngờkhác là tính trạng này vẫn đượctruyền cho các thế hệ sau một cáchgần như hoàn toàn ngay cả khi bốhoặc mẹ của chúng thuộc giốnghoang dại (không được xử lý,không có gene chỉ thị).Điều này chứng tỏ khi có điều kiệnbất lợi xảy ra, thực vật có một cơchế cho phép nó tự nâng cao mứcđộ biến động của genom (nhưngkhông thay đổi trình tự) đồng thờicác thế hệ sau cũng có thể đượcthừa hưởng tính chất này nếu nhưbố hoặc mẹ của chúng đáp ứngstress. Nghiên cứu cho thấy rõ hơnbản chất tiến hóa của thực vật trongmối quan hệ với các tác nhân stress,nếu so sánh một cách hơi khậpkhiễng, nó tương tự như khái niệmGene đối gene (Flor), thực vật luônsẵn sàng biến đổi để tiến hoá.Phụ lục:Điều kiện trồng:Trồng trong đất: Hạt Arabidopsisđược gieo trong đất ở 4oC và đặttrong tối 3 ngày, sau đó được đặttrong phytotron với độ ẩm 70%,quang kỳ 16/8 ở 16oC.Trồng in vitro: hạt được gieo trênmôi trường MS broth (Duchefa)sucrose 1%, agar 0.8%, pH 5.8,quang kỳ 16/8. Cây 3 tuần tuổiđược mang ra đất trồng để thu hạtbằng cách tự thụ hoặc lai chéo.Xử lý UV-C và flagelin:Hai tác nhân stress đại diện đượcdùng trong thí nghiệm là UV-C vàflagelin (đại diện cho biotic vàabiotic). Trong tất cả các thínghiệm, cây được trồng trong môitrường gieo hạt trong 13 ngày trướckhi được xử lý. Cây được chiếu tiaUV- ...