Thiết kế hệ thống cấu trúc vector CRISPR/Cas9 để chỉnh sửa gen GmNAC29 liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây đậu tương

Trong bài viết này, đã tiến hành thiết kế hệ thống vector chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 có chứa các sgRNA cho chỉnh sửa gen GmNAC29. Kết quả này sẽ cung cấp hệ thống gây đột biến có định hướng gen GmNAC29 liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây đậu tương.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống cấu trúc vector CRISPR/Cas9 để chỉnh sửa gen GmNAC29 liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây đậu tương KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤU TRÚC VECTOR CRISPR/Cas9 ĐỂ CHỈNH SỬA GEN GmNAC29 LIÊN QUAN TỚI KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU HẠN CỦA CÂY ĐẬU TƯƠNG Nguyễn Hữu Kiên1,a, Vũ Văn Tiến1,2,a, Lê Thị Mai Hương1, Nguyễn Trung Anh1, Đinh Thị Mai Thu1 , Nguyễn Thị Hòa1, Tống Thị Hường1, Đinh Thị Thu Ngần1, Phạm Xuân Hội1, Jae-Yean Kim2*, Nguyễn Văn Đồng1* TÓM TẮT Đậu tương (Glycine max L.) là một trong những cây họ đậu có giá trị kinh tế cao được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Tuy nhiên, đậu tương lại là cây trồng nhạy cảm với stress hạn. Các yếu tố phiên mã NAC được biết là có tham gia vào quá trình điều hòa đáp ứng và chống chịu của cây trồng với stress hạn. GmNaC29 được biết tới như là một gen đóng vai trò tiêu cực trong quá trình đáp ứng bất lợi trong đó có hạn. Do vậy, trong nghiên cứu này, đã tiến hành thiết kế hệ thống vector chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 có chứa các sgRNA cho chỉnh sửa gen GmNAC29. Kết quả này sẽ cung cấp hệ thống gây đột biến có định hướng gen GmNAC29 liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây đậu tương. Từ khóa: CRISPR/Cas9, đậu tương, hạn, NAC, PCR. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Cây trồng đáp ứng với hạn một cách gián tiếp Sự thiếu hụt nước (hạn hán) là một trong những thông qua một số mạng lưới điều khiển khác nhau,stress phi sinh học ảnh hưởng bất lợi nghiêm trọng trong đó yếu tố phiên mã (TF) đóng vai trò quantới năng suất cây trồng và an ninh lương thực trên trọng trong quá trình điều hòa biểu hiện của các gentoàn thế giới. Hơn nữa, hạn hán còn là nguyên nhân mục tiêu. Các protein NAC (NAM, ATAF1/2 vàgây ra những ảnh hưởng tiêu cực khác nhau liên CUC2) được biết tới như là một họ TF lớn hiện diệnquan tới quá trình trao đổi chất ở thực vật như sự co ở hầu hết các loài thực vật. Các TF NAC được biếtgiãn tế bào, phá hủy màng tế bào, giảm chức năng tham gia vào hầu hết các quá trình sinh trưởng, phátcủa các enzyme liên quan tới sự liên kết màng, oxy triển và đáp ứng với các stress phi sinh học kháchóa lipid và các protein do sự tích lũy các sản phẩm nhau ở cây trồng (Nguyễn Hữu Kiên và Nguyễn Văndư thừa từ các phản ứng oxy hóa và ức chế khả năng Đồng, 2016; Ohbayashi và Sugiyama, 2018). Trongquang hợp (Tak et al., 2017; Thirumalaikumar et al., những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai2017). Để đối phó với các stress phi sinh học trong trò của các yếu tố phiên mã NAC tham gia vào quáđó có hạn, cây trồng thường kích hoạt một số cơ chế trình đáp ứng với hạn của cây trồng (Puranik et al.,đáp ứng với bất lợi ở các mức độ sinh hóa, sinh lý và 2012; Nuruzzaman et al., 2013).phân tử khác nhau để giúp chúng sống sót trong Đậu tương (Glycine max L.) là một trong nhữngđiều kiện stress (Basu et al., 2016; Singh et al., 2016; cây trồng họ đậu được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trênThirumalaikumar et al., 2017). thế giới. Tuy nhiên, đậu tương lại là một trong số cây trồng bị thiệt hại nghiêm trọng bởi hạn (Song et al., 2016; Valliyodan et al., 2017). Một nghiên cứu trước1 Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ tế bào thực đây đã chỉ ra GmNAC29 là gen đáp ứng với các yếuVật, Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Khoa học Nông tố stress phi sinh học trong đó có hạn và đóng vai trònghiệp Việt Nam2 Bộ môn Khoa học sự sống ứng dụng (Chương trình như là một yếu tố phiên mã điều hòa tiêu cực với hạnBK21), Trung tâm Nghiên cứu Sinh học phân tử thực vật và (Wang et al., 2015), từ đó đề xuất gen này như là mộtCông nghệ sinh học, Trường Đại học Quốc gia ứng viên có thể sử dụng trong việc cải thiện khảGyeongsang, Hàn Quốc năng chống chịu hạn của cây đậu tương bằng việca Đồng tác giả chính* làm bất hoạt hay mất chức năng của gen. Chính vì Email: kimjaeyean@gmail.com; dongjircas@yahoo.com vậy, nghiên cứu này được thực hiện để thiết kế cácN«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 12/2020 3 KHOA HỌC C ...