Tách dòng, giải trình tự và đặc điểm của nhân tố phiên mã NAC2 trên cây lạc

Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả tách dòng, phân tích trình tự gen và so sánh trình tự acid amin suy diễn của gen NAC2 từ giống lạc có khả năng chịu hạn tốt L12. Kết quả này được sử dụng phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tách dòng, giải trình tự và đặc điểm của nhân tố phiên mã NAC2 trên cây lạcTẠP CHÍ SINH HỌC, 2013, 35(2): 234-242TÁCH DÒNG, GIẢI TRÌNH TỰ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦANHÂN TỐ PHIÊN MÃ NAC2 TRÊN CÂY LẠC (ARACHIS HYPOGAEA L.)Nguyễn Thị Thu Ngà1*, Lê Văn Sơn2, Lê Trần Bình2, Bành Thị Mai Anh11Đại học Thái Nguyên, *ngasptn@yahoo.com.vn2Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt NamTÓM TẮT: Nhân tố phiên mã NAC tồn tại khác nhau trong cây là nhóm nhân tố điều hòa phiên mã mớivới nhiều chức năng sinh học. Không chỉ có chức năng quan trọng khác nhau trong quá trình phát triểncủa thực vật mà còn đáp ứng được trong việc chống chịu với các stress phi sinh học. Trong nghiên cứunày các kết quả về tách dòng và đặc điểm của gen NAC2 của giống lạc L12 được trình bày. Gen NAC2được tách dòng bằng phương pháp RT-PCR, bao gồm một khung đọc mở với 1050 bp mã hóa cho 349acid amin. Phân tích trình tự gen đã chỉ ra rằng, protein giả định của gen NAC2 bao gồm vùng bảo thủNAC (NAC domain-được chia ra làm 5 phân vùng bảo thủ nhỏ hơn từ A đến E) là đặc tính đặc trưng củacác nhân tố phiên mã NAC. Khi so sánh trình tự acid amin suy diễn trong vùng bảo thủ NAC của genNAC2 và AhNAC2 chúng tôi nhận thấy có hai acid amin bị thay đổi ở vị trí thứ 78 và 115. Tuy nhiên khiso sánh trình tự acid amin suy diễn trong vùng bảo thủ của gen NAC2 với các đối tượng thực vật khác nhưđậu tương, lúa, Arabidopsis thaliana, tại vị trí acid amin thứ 115 giống hoàn toàn và không có sự biếnđổi ở vị trí này (acid amin K). Có sự tương đồng cao khi so sánh trình tự acid amin suy diễn của genNAC2 với các nhân tố phiên mã NAC ở các đối tượng thực vật khác (gần gũi nhất với gen NAC4 ở đậutương - GmNAC4). Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai trò chìa khóa quan trọng của NAC2 trong việc đáp ứngvới các tín hiệu kích thích từ ABA và khả năng chống chịu hạn của cây lạc. Gen NAC2 đã được đăng kýtrình tự trên ngân hàng gen với mã số HF546358. Kết quả nghiên cứu này sẽ được sử dụng trong thiết kếvector chuyển gen mang nhân tố phiên mã NAC2 nhằm cải thiện tính chịu hạn của cây lạc.Từ khóa: Cây lạc, điều hòa và biểu hiện gen, gen NAC2, nhân tố phiên mã NAC, tín hiệu phiên mã.MỞ ĐẦUTrong suốt quá trình sinh trưởng và pháttriển, thực vật thường gặp những nhân tố phisinh học bất lợi (stress) như hạn hán và nồng độmuối cao. Stress gây ra những phản ứng trêndiện rộng của thực vật, từ việc thay đổi biểuhiện gen, trao đổi chất trong tế bào cho đếnnhững thay đổi lớn liên quan đến mức độ sinhtrưởng và năng suất cây trồng. Thời gian, mứcđộ khốc liệt của stress ảnh hưởng đến khả năngphản ứng của cây trồng. Những biến đổi trongquá trình phát triển và trao đổi chất khi gặpstress được cho là sẽ làm thay đổi sự biểu hiệncủa gen. Điều đó bắt đầu từ việc nhận biết tínhiệu stress ở mức độ tế bào, lan truyền tín hiệunày trong tế bào và tiếp sau đó là khắp cơ thểsinh vật. Sự biểu hiện gen thể hiện đầu tiên ởmức độ tế bào, sau đó ở mức độ toàn cơ thể vàthể hiện ở sự thay đổi mức độ sinh trưởng, pháttriển và cuối cùng làm ảnh hưởng đến khả năngtạo năng suất chất lượng cao [3, 6].Để đối phó với những yếu tố bất lợi này, cơthể thực vật đã được kích thích bằng một loạt234phản ứng sinh lý, sinh hóa phù hợp. Một bướcquan trọng trong khả năng đề kháng của thực vậtvới stress là kích hoạt sự biểu hiện của các genliên quan, phần lớn được điều hòa bởi các nhântố phiên mã đặc trưng [5]. Hơn 5% trong trình tựhệ gen của Arabidopsis được sử dụng để mã hóahơn 1500 nhân tố phiên mã, khoảng 45% trongsố đó là từ các họ đặc trưng cho thực vật. Một vàihọ tương đồng của các yếu tố phiên mã đã đượcghi nhận đóng vai trò quan trọng trong đáp ứngcác nhân tố bất lợi từ môi trường [7].Họ protein NAC [NAM, ATAF và CUC (No apical meristem (NAM), Arabidopsistranscription activation factor (ATAF), Cupshaped cotyledon (CUC)] là một trong nhữnghọ lớn nhất có chứa các nhân tố phiên mã chỉđặc trưng cho thực vật. Một số lượng lớn cácprotein NAC đã được xác định trong thực vật(106 thành viên ở Arabidopsis, 149 thành viên ởlúa, 101 thành viên trong hệ gen đậu tương).Chúng được mô tả có một vùng bảo thủ caonằm trong khu vực vùng đầu N (NAC domain được chia ra thành 5 phân vùng bảo thủ từ ANguyen Thi Thu Nga, Le Van Son, Le Tran Binh, Banh Thi Mai Anhđến E) và một vùng điều hòa phiên mã hay biếnđổi ở đầu C (có thể kích hoạt hay ức chế sựphiên mã của nhiều gen đích) [9]. Căn cứ vàosự tương tự về vùng NAC đã biết ở thực vật,khoảng 180 gen NAC từ Oryza sativa vàArabidopsis đã dược phân loại thành 2 nhóm.Nhóm I được chia thành 14 phân nhóm (TERN,ONAC022, SENU5, NAP, AtNAC3, ATAF,OsNAC3, NAC2, ANAC011, TIP, OsNAC8,OsNAC7, NAC1, và NAM), bốn phân nhómcòn lại (ANAC011, ONAC003, ONAC001,ANAC063) xếp vào nhóm II [4, 7, 8, 9].Vùng bảo thủ NAC là một vùng nằm ở đầu Nchứa khoảng 160 acid amin, được tìm thấy tronghọ protein NAC thuộc các nhân tố điều hòa phiênmã đặc biệt ở thực vật. Protein NAC tham giavào quá trình phát triển, b ...