“Nghiên cứu cấu trúc và dự đoán chức năng của họ gene mã hóa tiểu phần nuclear factor YB liên quan đến tính chống chịu ở sắn (manihot esculenta crantz)”
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.42 MB, 54 trang )
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong khóa
luận này. Mọi kết quả thu được nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép
từ các nghiên cứu khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên!
Tác giả khóa luận
Lê Hoàng Thu Phương
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực tập và nghiên cứu tại bộ môn Sinh học
phân tử, viện Di truyền Nông nghiệp tôi đã nhận được rất nhiều sự quan
tâm giúp đỡ, động viên của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thị Lý
Thu - Viện Di truyền Nông nghiệp đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt tôi
trong suốt thời gian thực tập.
Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài, tôi nhận được sự chỉ bảo
nhiệt tình đầy trách nhiệm của tập thể cán bộ nghiên cứu trong bộ môn
Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp, đặc biệt là sự hướng dẫn
nhiệt tình của ThS. Chu Đức Hà tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý
báu đó.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Hoàng Thị Thao - Khoa
Nông học - Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang đã động viên chỉ dẫn,
đóng góp ý kiến và tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này.
Bằng tình cảm chân thành, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn
bè đã luôn ở bên, động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa
luận này.
Bắc Giang, ngày ... tháng ... năm 2018
Sinh viên thực hiện
Lê Hoàng Thu Phương
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
I
LỜI CẢM ƠN
II
MỤC LỤC
III
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
V
VII
MỞ ĐẦU
9
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
9
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
10
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
10
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
11
4.1. Ý NGHĨA KHOA HỌC
11
4.2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
12
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY SẮN
12
1.1.1. NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI CỦA CÂY SẮN
12
1.1.2. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ DI TRUYỀN CỦA CÂY SẮN
12
1.1.3. VAI TRÒ CỦA CÂY SẮN
16
1.1.4. TÌNH
HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở
VIỆT
NAM17
1.2. TỔNG QUAN VỀ YẾU TỐ PHIÊN MÃ NF-YB
19
1.2.1. CẤU TRÚC CỦA NF-Y VÀ TIỂU PHẦN NF-YB
19
1.2.2. VAI TRÒ CỦA NF-YB ĐỐI VỚI THỰC VẬT
20
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ YẾU TỐ PHIÊN MÃ NF-YB HIỆN NAY
22
1.3.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ YẾU TỐ PHIÊN MÃ NF-YB TRÊN THẾ GIỚI
22
1.3.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ YẾU TỐ PHIÊN MÃ NF-YB Ở VIỆT NAM 23
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
25
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
25
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
25
iii
2.2.1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH PROTEIN CỦA TIỂU PHẦN NF-YB
Ở SẮN 25
- MÃ ĐỊNH DANH HỌ GENE NF-YB Ở SẮN ĐƯỢC THU THẬP TỪ NGHIÊN CỨU
TRƯỚC
(CHU ĐỨC HÀ VÀ CS., 2017B).
2.2.2. PHƯƠNG
PHÁP DỰ ĐOÁN YẾU TỐ ĐIỀU HÒA CIS- TRÊN VÙNG
PROMOTER CỦA GENE MÃ HÓA
2.2.3. PHƯƠNG
26
NF-YB Ở SẮN
PHÁP XÂY DỰNG CÂY PHÂN LOẠI CỦA HỌ TIỂU PHẦN
YB Ở SẮN
NF29
2.2.4. PHƯƠNG
HÓA
27
PHÁP PHÂN TÍCH DỮ LIỆU BIỂU HIỆN CỦA CÁC GENE MÃ
NF-YB Ở SẮN
30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
31
3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH PROTEIN CỦA TIỂU PHẦN NF-YB Ở SẮN
31
3.2. KẾT
QUẢ PHÂN TÍCH YẾU TỐ ĐIỀU HÒA CIS- TRÊN VÙNG PROMOTER
CỦA CÁC GENE MÃ HÓA TIỂU PHẦN
NF-YB Ở SẮN
34
3.3. KẾT QUẢ XÂY DỰNG CÂY PHÂN LOẠI CỦA HỌ TIỂU PHẦN NF-YB Ở SẮN
40
3.4. KẾT QUẢ
SẮN
PHÂN TÍCH DỮ LIỆU BIỂU HIỆN CỦA GENE MÃ HÓA
NF-YB
Ở
43
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
47
1. KẾT LUẬN
47
2. ĐỀ NGHỊ
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO
48
iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
ABA
ABRE
Thuật ngữ Tiếng Anh
Abscisic acid
Abscisic acid responsive
Thuật ngữ Tiếng Việt
Axit abscisic
Yếu tố đáp ứng axit
AURE
CBF
CIAT
element
Auxin responsive element
CAAT-binding factor
International center for
abscisic
Yếu tố đáp ứng auxin
Yếu tố bám-CAAT
Trung tâm Nông nghiệp
CRE
DNA
FAOSTAT
tropical agriculture
Cis- regulatory element
Deoxyribonucleic acid
The food and agriculture
nhiệt đới quốc tế
Yếu tố điều hòa cisAxit deoxyribonucleic
Ngân hàng dữ liệu trực
organization corporate
tuyến của tổ chức Nông
statistical database
Gene expression omnibus
Lương thế giới
Cơ sở dữ liệu của dữ liệu
GRAVY
Grand average of
biểu hiện gen
Độ ưa nước
HAP
HCN
HSE
IITA
hydropathicity
Histo-aspartic protease
Hydrocyanic acid
Heat stress element
International institute of
Histo-aspartic proteaza
Axit xianhiđric
Yếu tố đáp ứng nóng
Viện Nông nghiệp nhiệt
kDa
LTRE
tropical agriculture
Kilo dalton
Low temperature
đới quốc tế
Kilô Danton
Yếu tố đáp ứng lạnh
Mb
MBS
MeJARE
responsive element
Megabyte
MYB binding site
Methyl jasmonate acid
Megabyte
Vị trí bám MYB
Yếu tố đáp ứng đến axit
GEO
mW
NF-Y
NST
pI
RNA
SARE
responsive elements
Molecular weight
Nuclear factor-Y
Isoelectric point
Ribonucleic acid
Salicylic acid responsive
element
TCTK
TF
Transcription factor
v
jasmonic
Trọng lượng phân tử
Nhân tố nhân-Y
Nhiễm sắc thể
Điểm đẳng điện
Axit ribonucleic
Yếu tố đáp ứng axit
salicylic
Tổng cục thống kê
Nhân tố phiên mã
USD
United States dollar
vi
Đô la Mỹ
DANH MỤC BẢNG
BẢNG 2.1. THÔNG TIN VỀ CHÚ GIẢI CỦA HỌ GENE MÃ HÓA TIỂU PHẦN NF-YB Ở SẮN (CHU ĐỨC HÀ VÀ
CS., 2017B)........................................................................................................................................ 25
BẢNG 2.2. MỘT SỐ CRE CƠ BẢN........................................................................................................ 28
NHÌN VÀO BẢNG 3.1 CÓ THỂ THẤY, KÍCH THƯỚC VÀ TRỌNG LƯỢNG CỦA CÁC PHÂN TỬ MENF-YB KHÁ
NHỎ, CHỈ TỪ 135 ĐẾN 243 AMINO ACID. NHÌN CHUNG KÍCH THƯỚC PROTEIN CỦA HỌ GENE MENF-YB
TRUNG BÌNH ĐẠT 173 AMINO ACID. PROTEIN MENF-YB5 CÓ KÍCH THƯỚC NHỎ NHẤT, 135 AMINO
ACID; PROTEIN MENF-YB4 LÀ PHÂN TỬ LỚN NHẤT, TƯƠNG ỨNG VỚI 243 AMINO ACID. NẰM TRONG
KHOẢNG TRÊN 200 AMINO ACID ĐẾN 243 AMINO ACID 3 PHÂN TỬ GỒM MENF-YB4, MENF-YB14 VÀ
MENF-YB15. 14 PHÂN TỬ MENF-YB CÒN LẠI CÓ KÍCH THƯỚC DƯỚI 200 AMINO ACID........................31
BẢNG 3.1. ĐẶC TÍNH CỦA PROTEIN NF-YB Ở SẮN................................................................................32
BẢNG 3.2. MỘT SỐ CRE LIÊN QUAN ĐẾN MỨC ĐỘ BIỂU HIỆN ĐẶC THÙ Ở MÔ ĐƯỢC DỰ ĐOÁN TRONG
VÙNG PROMOTER CỦA HỌ GENE MÃ HÓA NF-YB Ở SẮN....................................................................36
BẢNG 3.3. MỘT SỐ CRE ĐÁP ỨNG HORMONE ĐƯỢC DỰ ĐOÁN TRONG VÙNG PROMOTER CỦA HỌ
GENE MÃ HÓA NF-YB Ở SẮN.............................................................................................................. 37
BẢNG 3.4. MỘT SỐ CRE ĐÁP ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH BẤT LỢI ĐƯỢC DỰ ĐOÁN TRONG VÙNG
PROMOTER CỦA HỌ GENE MÃ HÓA NF-YB Ở SẮN..............................................................................39
vii
DANH MỤC HÌNH
HÌNH 1.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI CÂY SẮN...........................................................................................13
HÌNH 1.2. GENOME CÂY SẮN (BREDESON ET AL., 2016)......................................................................15
TRONG NGHIÊN CỨU MỚI NHẤT VỀ GIẢI TRÌNH TỰ GENOME CỦA CÂY SẮN, CHIỀU DÀI CỦA 18 NST
CỦA CÂY SẮN ĐẠT KHOẢNG 582,25 MB VỚI 2001 SCAFFOLDS CHƯA ĐƯỢC ĐỊNH DANH TRÊN CÁC NST.
TRONG ĐÓ, KHOẢNG 495,48 MB ĐƯỢC SẮP XẾP TRONG 40044 CONTIGS, TRONG KHI TỶ LỆ G≡C ĐẠT
35,9%. CÓ TỔNG CỘNG 30003 LOCI CHỨA BẢN SAO MÃ PROTEIN, 85665 THẺ TRÌNH TỰ ĐƯỢC BIỂU
HIỆN, CHIẾM 91,8% TRÌNH TỰ CÓ SẴN ĐÃ ĐƯỢC XÁC ĐỊNH NHẰM CUNG CẤP DƯ LI ÊU ĐỂ TIẾN HÀNH
LẬP BẢN ĐỒ GENE SẮN. KẾT QUẢ NÀY CHO THẤY SỰ XUẤT HIỆN GẦN NHƯ TOÀN GENOME MÃ HÓA
PROTEIN TRONG QUÁ TRÌNH SẮP XẾP (BREDESON ET AL., 2016)........................................................16
HÌNH 1.3. SẢN XUẤT SẮN TRÊN THẾ GIỚI NĂM 2013 (HOÀNG KIM VÀ CS., 2014)................................17
HÌNH 2.1. CƠ SỞ DƯ LIỆU PHYTOZOME.............................................................................................. 26
HÌNH 2.2. CƠ SỞ DƯ LIỆU EXPASY...................................................................................................... 27
HÌNH 2.3. CƠ SỞ DƯ LIỆU PLANTCARE...............................................................................................27
HÌNH 2.4. PHẦN MỀM MEGA 6.0........................................................................................................ 29
HÌNH 2.5. HÌNH ẢNH MINH HỌA HỆ PHIÊN MÃ TIẾN HÀNH TRÊN 11 MẪU MÔ SẮN (WILSON ET AL.,
2017)................................................................................................................................................. 30
HÌNH 3.1. DỰ ĐOÁN CÁC PROTEIN MENF-YB ĐÁP ỨNG HẠN DỰA TRÊN PHÂN TÍCH CÂY PHÂN LOẠI...41
HÌNH 3.2. MỨC ĐÔ BIỂU HIÊN CỦA HỌ GENE MÃ HÓA NF-YB Ở 7 MÔ TRONG ĐIỀU KI ÊN THƯƠNG ....45
viii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng làm cho an ninh lương
thực trở thành một vấn đề chính cho thế giới và ở Việt Nam. Hơn nữa, nền
sản xuất nông nghiệp cũng chịu tác động rất đáng kể từ điều kiện môi
trường bất thuận (như hạn hán, ngập úng, mặn, xói mòn đất) gây ra bởi
hiện tượng biến đổi khí hậu. Vì vậy, những hiểu biết cơ bản về cơ chế đáp
ứng điều kiện bất lợi của thực vật sẽ định hướng cho công tác chọn tạo
giống cây trồng nhằm nâng cao tính chống chịu.
Thực vật thích nghi với môi trường sống nhờ khả năng điều hòa biểu
hiện của các gene. Trong đó, quá trình điều hòa biểu hiện gene đóng vai trò
quan trọng trong thích ứng của thực vật với điều kiện bất lợi (Mickelbart et
al., 2015). Đến nay, rất nhiều cơ chế đáp ứng đã được xác định, bản chất là
sự biểu hiện và điều hòa của những gene trong tế bào. Đặc biệt, nhân tố
phiên mã (transcription factor, TF) đã được chứng minh là một trong những
nhóm protein điều hòa quan trọng tham gia vào quá trình điều khiển sự
biểu hiện của gene, từ đó liên quan trực tiếp đến cơ chế đáp ứng của thực
vật với điều kiện ngoại cảnh bất thuận (Priest et al., 2009).
Nuclear factor-Y (NF-Y), hay còn gọi là yếu tố bám CAAT (CAATbinding factor, CBF), là một TF quan trọng được tìm thấy ở tất cả các loài
thực vật (Mantovani, 1999; Laloum et al., 2013). Các nghiên cứu đã chứng
minh rằng, NF-Y không chỉ có chức năng quan trọng trong quá trình điều hòa
sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, mà còn tham gia vào cơ chế đáp
ứng lại các yếu tố bất lợi (Ma et al., 2015; Li et al., 2016). NF-Y bao gồm 3
tiểu phần, NF-YA, NF-YB và NF-YC, trong đó có chứa các vùng bảo thủ để
tạo ra sự liên kết giữa DNA và tương tác với các tiểu phần khác để hình thành
nên phức hợp NF-Y (Petroni et al., 2012; Laloum et al., 2013).
Với những thành tựu đạt được trong việc giải mã genome các loài
cây trồng, những nhóm TF, trong đó có NF-Y đã thu hút được sự quan tâm
của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Cụ thể, NF-Y đã được xác định và
phân tích trên một số đối tượng cây trồng quan trọng như: cây mô hình 2 lá
Khóa luận tốt nghiệp
9
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
mầm Arabidopsis thaliana (Laloum et al., 2013), ngô (Zea mays) (Nelson
et al., 2007), lúa (Oryza sativa) (Miyoshi et al., 2003; Thirumurugan et al.,
2008; Yang et al., 2017), đậu tương (Glycine max) (Quach et al., 2015), các
gene mã hóa cho nhóm NF-Y cũng được ghi nhận ở cam ngọt (Citrus
sinensis) (Chu Đức Hà và cs., 2016; 2017a).
Gần đây, tiểu phần NF-YB (Chu Đức Hà và cs., 2017b) cũng đã
được công bố ở cây sắn (Manihot esculenta Crantz). Hiện nay, cây sắn
được đánh giá là cây lương thực, hàng hóa và nguyên liệu thiết yếu, là giải
pháp kinh tế cho hàng triệu nông dân sống ở những vùng nông thôn của
Đông Nam Á, bao gồm cả Việt Nam (Howeler, 2003). Vì thế, cây sắn đã
thu hút được rất nhiều sự quan tâm trong thời gian gần đây, nhất là khi
genome của loài vừa được giải mã thành công (Bredeson et al., 2016).
Trong đó, NF-YB đã được nghiên cứu ở cây sắn gồm 17 gene mã hóa
cho tiểu phần NF-YB, ký hiệu là MeNF-YB (Chu Đức Hà và cs., 2017b). Câu
hỏi đặt ra là họ gene mã hóa tiểu phần NF-YB có cấu trúc và chức năng như
thế nào? Trong đó, gene nào đóng vai trò quan trọng và tham gia vào quá trình
đáp ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi của cây sắn.
Chính vì vậy, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc
và dự đoán chức năng của họ gene mã hóa tiểu phần Nuclear factorYB liên quan đến tính chống chịu ở sắn (Manihot esculenta Crantz)”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Kết quả của nghiên cứu này sẽ cung cấp dữ liệu quan trọng để phân
tích cấu trúc và dự đoán chức năng của các gene mã hóa tiểu phần NF-YB
liên quan đến sinh trưởng, phát triển và tính chống chịu ở sắn.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích đặc tính của protein NF-YB ở sắn.
- Phân tích yếu tố điều hòa cis- đáp ứng với điều kiện bất lợi ở vùng
promoter của gene mã hóa NF-YB ở sắn.
- Xây dựng cây phân loại của họ tiểu phần NF-YB ở sắn.
- Phân tích mức độ biểu hiện của gene mã hóa NF-YB trong dữ liệu
microarray xử lý hạn.
Khóa luận tốt nghiệp
10 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả của nghiên cứu này nhằm cung cấp những hiểu biết cơ bản
về cấu trúc và chức năng của họ gene mã hóa tiểu phần NF-YB ở sắn có
liên quan đến tính chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của nghiên cứu này sẽ cung cấp những gene ứng viên mã
hóa NF-YB ở sắn có đáp ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi nhằm phục
vụ công tác chọn tạo giống nhằm nâng cao tính chống chịu.
Khóa luận tốt nghiệp
11
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về cây sắn
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại của cây sắn
Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) hay còn có tên khác: khoai mì,
cassava, tapioca, yuca, mandioca, manioc, maniok, singkong, ubi kayu,
aipim, macaxeir, kappa, maracheeni. Là cây lương thực ăn củ hàng năm, có
thể sống lâu năm, thuộc chi Sắn (Manihot), họ Thầu dầu (Euphorbiaceae),
bộ Sơ ri (Malpighiales), lớp Hai lá mầm (Magnoliopsida) và thuộc ngành
Thực vật có hạt (Rosanae). Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của
châu Mỹ La tinh và được trồng cách đây khoảng 5000 năm. Trung tâm phát
sinh cây sắn được giả thiết tại vùng Đông Bắc của Brazil, nơi có nhiều
chủng loại sắn trồng và hoang dại. Về nguồn gốc tiến hóa, M. esculenta
Crantz được thuần hóa có quan hệ gần gũi với hai loài M. flabellifolia Pohl
và M. peruvuana Mueller được tìm thấy hoang dại ngoài tự nhiên. Trong
đó, phân loài flabellifolia được công nhận chính thức là gần gũi nhất của
cây sắn.
Người Bồ Đào Nha đã đưa cây sắn đến Congo (Châu Phi) vào thế kỷ
16. Ở châu Á, sắn xuất hiện ở Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 và Sri Lanka vào
đầu thế kỷ 18. Sau đó, sắn được trồng ở Trung Quốc, Myanmar và các
nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19. Cây sắn được đưa vào
Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18 (Hoàng Kim và cs., 1996). Sắn được trồng
phổ biến ở hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam. Diện tích sắn
trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, trung du và miền núi
phía Bắc, duyên hải miền Trung và Bắc Trung Bộ.
1.1.2. Đặc điểm hình thái và di truyền của cây sắn
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái của cây sắn
Nhìn chung, các giống sắn khác nhau có thể được phân biệt qua đặc
điểm hình thái trên một số cơ quan chính, bao gồm lá đỉnh, lá trưởng thành,
thân, rễ (Chu Đức Hà và cs., 2015). Một số đặc điểm hình thái được đánh
Khóa luận tốt nghiệp
12 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
giá là ổn định và hầu như ít thay đổi do điều kiện ngoại cảnh (Trần Ngọc
Ngoạn, 2007) đặc trưng cho từng giống.
Hình 1.1. Đặc điểm hình thái cây sắn
Lá cây sắn thuộc loại lá đơn, mọc xen kẽ trên thân, cành. Lá sắn có
những khía sâu tạo thành các thùy lá, số lượng thùy trên mỗi lá phụ thuộc
vào giống, có giống có 3 - 4 thùy nhưng cũng có giống có đến 9 - 10 thùy.
Các lá phía trên ngọn thường ít xẻ thùy hơn, các lá đã thành thục thì có số
thùy ổn định. Mặt trên của lá có màu xanh thẫm, mặt dưới lá xanh nhạt có
gân lá nổi rõ, ở giữa lá đối với một số giống có lớp sáp trắng, lớp sáp này
giúp cho cây chống hạn rất tốt. Cây sắn thường có lá kèm còn gọi là lá
nguyên, lá kèm có 1 - 2 thùy, mọc tại vị trí cuống lá chính và gắn vào thân
cây (Đinh Thế Lộc và cs., 1997).
Hoa sắn thuộc loại hoa chùm có cuống dài, thường mọc ở phía ngọn
thân, số lượng hoa cái ít hơn hoa đực và thường nở trước hoa đực nên cây
thường thụ phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Quả sắn thuộc loại quả nang,
mở khi chín, có màu nâu nhạt đến đỏ tía, có hình lục giác, đường kính 1 1,5 cm chia thành ba ngăn, mỗi ngăn có một hạt. Quả có khi nhẵn nhưng
thường có 6 cánh, khúc khuỷu, hình thành từ những cánh của bầu hoa. Màu
sắc từ lục nhạt, hơi vàng đến lục hay đỏ tía khá đậm. Hạt sắn hình trứng,
Khóa luận tốt nghiệp
13
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
tiết diện hơi giống hình tam giác, hạt có vân hoặc những vết nâu đỏ trên
nền màu kem hoặc xám nhạt (Đinh Thế Lộc và cs., 1997).
Sắn thường có một thân đơn, mọc thẳng, thuộc loại thân gỗ cao trung
bình từ 2 - 3 m, đường kính thân trung bình 2 - 6 cm, giữa thân có lõi trắng
và xốp nên rất yếu. Màu sắc thân tùy thuộc vào giống và từng giai đoạn
phát triển của cây. Thân non có màu xanh hoặc màu đỏ tía. Thân già màu
sắc thay đổi thành màu vàng, vàng tro, xám, trắng bạc hay xám lục. Thân
có nhiều mắt sắp xếp xen kẽ nhau theo vị trí của lá, nhìn bề ngoài thân
khúc khuỷu, xù xì (Đinh Thế Lộc và cs., 1997). Chiều cao cây của các
giống sắn chịu ảnh hưởng bởi đặc điểm di truyền và điều kiện ngoại cảnh.
Mỗi giai đoạn sinh trưởng khác nhau chiều cao cây khác nhau và chiều cao
tăng dần theo thời gian sinh trưởng.
Rễ con là rễ ở mô phân sinh. Rễ con lúc đầu mọc dài theo hướng
ngang sau đó phát triển theo hướng xuyên xuống sâu. Rễ cái đối với cây
mọc từ hạt mọc theo hướng thẳng đứng và từ rễ cái sẽ mọc ra nhiều rễ con.
Rễ con chủ yếu làm nhiệm vụ hút nước và dinh dưỡng để nuôi cây. Rễ con
nếu gặp điều kiện không thuận lợi sẽ mọc đâm sâu để hút nước và dinh
dưỡng. Rễ củ được hình thành do sự phình to và tích lũy tinh bột của rễ
con. Rễ con tập trung được nhiều dinh dưỡng, khi gặp điều kiện thuận lợi
tượng tầng sẽ phát triển mạnh tạo thành củ. Những rễ con phát triển ở
những mô phân sinh thường tập trung nhiều dinh dưỡng nên phần lớn
những rễ này dễ phát triển thành củ. Củ thường phát triển theo hướng nằm
ngang hoặc chếch xuyên sâu vào đất. Hình dạng củ thường nhọn hai đầu,
chiều dài biến động trung bình từ 40 - 50 cm. Đường kính củ thay đổi trung
bình từ 5 - 7 cm. Nhìn chung, kích thước cũng như trọng lượng củ thay đổi
theo giống, điều kiện canh tác và độ màu mỡ của đất (Đinh Thế Lộc và cs.,
1997). Hai loại rễ này không khác nhau về cấu tạo và đều có thể phát triển
thành củ, nhưng thực tế, đa số củ được hình thành là rễ của mô phân sinh.
Khóa luận tốt nghiệp
14 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
1.1.2.2. Đặc điểm di truyền học của cây sắn
Sắn là cây đa bội thể phức tạp, có 36 nhiễm sắc thể (NST). Sắn có
phổ thích nghi rộng, có khả năng giữ được các đặc tính ưu tú thông qua
phương pháp chọn lọc và nhân giống vô tính, vì vậy rất thuận lợi cho công
tác cải tiến giống (Hoàng Kim và cs., 1996).
Các giống sắn trên thế giới được nghiên cứu chủ yếu ở trung tâm
Nông nghiệp nhiệt đới quốc tế (International center for tropical agriculture,
CIAT) tại Colombia và Thái Lan, viện Nông nghiệp nhiệt đới quốc tế
(International institute of tropical agriculture, IITA) tại Nigeria, cùng với
viện nghiên cứu quốc gia và các trường đại học ở những nước trồng, tiêu
thụ nhiều sắn. CIAT, IITA đã có những chương trình nghiên cứu rộng lớn
về thu thập, nhập nội, chọn tạo và cải tiến giống sắn, kết hợp với các
chương trình sắn quốc gia.
Hình 1.2. Genome cây sắn (Bredeson et al., 2016).
Cơ sở dữ liệu về genome sắn khai thác từ giống AM560-2 được lấy
từ CIAT (Bredeson et al., 2016). Kích thước genome sắn ước tính đạt
Khóa luận tốt nghiệp
15
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
khoảng ~ 772 Mb (Awoleye et al., 1994), tuy nhiên khoảng 582,25 Mb
trình tự của genome sắn trên 18 nhiễm sắc thể gần đây mới được nhóm
nghiên cứu của Bredeson công bố (Bredeson et al., 2016). Mặc dù chưa đầy
đủ nhưng kích thước genome này có thể đại diện cho gần như tất cả các
vùng di truyền của genome và phần còn thiếu chính là các chuỗi trình tự
lặp lại chưa được sắp xếp.
Trong nghiên cứu mới nhất về giải trình tự genome của cây sắn, chiều
dài của 18 NST của cây sắn đạt khoảng 582,25 Mb với 2001 scaffolds chưa
được định danh trên các NST. Trong đó, khoảng 495,48 Mb được sắp xếp
trong 40044 contigs, trong khi tỷ lệ G≡C đạt 35,9%. Có tổng cộng 30003 loci
chứa bản sao mã protein, 85665 thẻ trình tự được biểu hiện, chiếm 91,8%
trình tự có sẵn đã được xác định nhằm cung cấp dữ liệu để tiến hành lập bản
đồ gene sắn. Kết quả này cho thấy sự xuất hiện gần như toàn genome mã hóa
protein trong quá trình sắp xếp (Bredeson et al., 2016).
1.1.3. Vai trò của cây sắn
Sắn là cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp,
thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm. Thành phần dinh dưỡng của củ
sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38 - 40%, tinh bột 16 - 32%, giàu vitamin B,
vitamin C, canxi và các chất khoáng, nghèo chất béo, muối khoáng và
nghèo đạm. Trong củ sắn, hàm lượng các amino acid không được cân đối,
thừa arginine nhưng lại thiếu các amino acid chứa lưu huỳnh (Hoàng Kim
và cs., 1996). Thành phần dinh dưỡng khác biệt tuỳ giống, thời vụ trồng, số
tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích. Lá sắn có hàm lượng
đạm khá cao, nhiều chất bột, chất khoáng và vitamin. Chất đạm của lá sắn
có khá đầy đủ các amino acid cần thiết, giàu lysine nhưng thiếu
methionine. Trong lá sắn ngoài các chất dinh dưỡng, cũng chứa một lượng
độc tố HCN (hydrocyanic acid) đáng kể. Các giống sắn ngọt có 80 - 110
mg HCN/kg lá tươi. Các giống sắn đắng chứa 160 - 240 mg HCN/kg lá
tươi (Hoàng Kim và cs., 1996).
Khóa luận tốt nghiệp
16 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
Củ sắn được dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền
hoặc dùng để ăn tươi. Từ củ sắn tươi hoặc từ các sản phẩm sắn sơ chế tạo
thành hàng loạt các sản phẩm công nghiệp như bột ngọt, rượu cồn, mì ăn
liền, glucose, siro, bánh kẹo, mạch nha, kỹ nghệ chất dính (hồ vải, dán gỗ),
bún, miến, mì ống, mì sợi, hạt trân châu, phụ gia thực phẩm, túi nilon sinh
học và chất giữ ẩm cho đất. Củ sắn cũng là nguồn nguyên liệu chính để làm
thức ăn gia súc. Thân sắn dùng để làm giống, nguyên liệu cho công nghiệp
xenlulose, làm nấm, làm củi đun. Lá sắn non dùng làm rau xanh giàu đạm.
Lá sắn dùng trực tiếp để nuôi tằm, nuôi cá. Bột lá sắn hoặc lá sắn ủ chua
dùng để nuôi lợn, gà, trâu bò, dê. Hiện tại, sản phẩm sắn ngày càng thông
dụng trong buôn bán, trao đổi thương mại quốc tế.
1.1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.4.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới
Trên thế giới, sắn là cây lương thực thực phẩm, thức ăn gia súc, chế
biến tinh bột. Bên cạnh đó sắn là cây nguyên liệu chính để chế biến nhiên
liệu sinh học có lợi thế cạnh tranh cao của nhiều nước trên thế giới, trong
đó có Việt Nam. Bức tranh khái quát về vùng phân bố sắn trồng trên thế
giới được thể hiện ở hình 1.3.
Hình 1.3. Sản xuất sắn trên thế giới năm 2013 (Hoàng Kim và cs., 2014).
Khóa luận tốt nghiệp
17
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Sắn được trồng ở vùng nhiệt đới từ 30 oB - 30oN là cây trồng giàu
tinh bột của nhiều nước ở Châu Phi, Châu Á và Châu Mỹ Latinh. Việc sử
dụng sắn để làm nguyên liệu chế biến tinh bột, cồn sinh học, tinh bột biến
tính, thức ăn gia súc và túi nilon sinh học đang ngày càng được quan tâm.
Tổng diện tích sắn toàn thế giới năm 2014 có 24,2 triệu ha, năng suất
bình quân 11,3 tấn/ha, sản lượng 272,9 triệu tấn, đứng hàng thứ năm về sản
lượng các cây lương thực chính, xếp sau ngô 1037,8 triệu tấn, lúa nước
741,5 triệu tấn, lúa mì 729 triệu tấn và khoai tây 381,7 triệu tấn (FAOSTAT,
2014).
Ba nước xuất khẩu sắn hàng đầu của thế giới là Thái Lan, Việt Nam
và Indonesia. Gần đây sắn ở Campuchia cũng trở thành một mặt hàng nông
sản xuất khẩu triển vọng. Trung Quốc hiện là nước nhập khẩu sắn nhiều
nhất thế giới để làm cồn sinh học, tinh bột biến tính, thức ăn gia súc và
dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược liệu.
1.1.4.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn ở Việt Nam
Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực quan trọng có sản lượng đứng thứ
ba sau lúa và ngô, là cây công nghiệp xuất khẩu triển vọng. Theo báo cáo của
Tổng cục thống kê (TCTK), năm 2011 diện tích sắn cả nước đạt 558 nghìn ha,
năng suất bình quân 17,7 tấn/ha, sản lượng 9,9 triệu tấn (TCTK, 2011).
Các vùng trồng sắn chính của Việt Nam là Bắc Trung bộ, Duyên hải
miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Trung du miền núi phía Bắc.
Diện tích sắn của 5 vùng sinh thái này chiếm khoảng 97% diện tích sắn cả
nước, với tổng diện tích trồng sắn trong cả nước năm 2016 là 569,9 nghìn
ha. Sản lượng sắn cả nước năm 2016 đạt 10,9 triệu tấn củ tươi (TCTK,
2016). Trong năm 2016, Việt Nam xuất khẩu khoảng 3,7 triệu tấn sản phẩm
sắn, trị giá ~ 1 tỷ USD (TCTK, 2016). Tinh bột sắn Việt Nam đã đến được
với trên 20 quốc gia trên thế giới. Năng suất sắn của Việt Nam 19,1 tấn/ha
hiện đang đứng ở xung quanh số 10 trong số các nước có năng suất cao.
Sản xuất lương thực là ngành trọng tâm và có thế mạnh của Việt
Nam tầm nhìn đến năm 2020. Thị trường xuất khẩu sắn lát và tinh bột sắn
Khóa luận tốt nghiệp
18 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
Việt Nam dự báo thuận lợi và có lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu cao
về chế biến cồn sinh học, bột ngọt, thức ăn gia súc và những sản phẩm tinh
bột biến tính. Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định khoảng 450
nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách chọn tạo và
phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao,
xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích
hợp vùng sinh thái.
Trước kia, cây sắn không được chú ý và phát triển do bị xem là cây
trồng làm cho đất bị suy thoái và gây xói mòn đất. Tuy nhiên với những ưu
điểm của cây sắn như dễ trồng, ít vốn đầu tư, dễ chế biến xuất khẩu. Đồng
thời với sự trợ giúp của những cải tiến trong kĩ thuật canh tác cùng công tác
chọn tạo giống mới đã giúp nâng cao cả về năng suất, chất lượng cũng như
diện tích trồng. Cây sắn đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực sang cây
công nghiệp chế biến và ngày càng thể hiện được vị trí cũng như vai trò
quan trọng của mình trong sự phát triển của nông nghiệp Việt Nam.
1.2. Tổng quan về yếu tố phiên mã NF-YB
1.2.1. Cấu trúc của NF-Y và tiểu phần NF-YB
TF được đặc trưng bởi protein liên kết với chuỗi DNA ngắn trong
vùng promoter của các gene và do đó điều hòa sự biểu hiện của gene, TF
có thể làm tăng cường hoặc kìm hãm phiên mã. Các TF đóng vai trò quan
trọng trong nhiều quá trình sinh lý, sinh hóa diễn ra trong tế bào. Trong đó,
NF-Y còn được gọi là protein hoạt hóa heterotrimeric (Histo-aspartic
protease, HAP) hoặc yếu tố bám CAAT là một nhóm TF được tìm thấy
trong hầu hết các loài trong sinh giới, có thể kể đến như nấm men (Hahn et al.,
1988; McNabb et al., 1995), thực vật (Edwards et al., 1998; Siefers et al.,
2009) và một số loài động vật khác như Mus (chuột nhắt), Rattus (chuột cống)
và Homo sapiens (loài người). Trong đó, sự có mặt của nhóm NF-Y đã được
ghi nhận ở tất cả các loài thực vật (Laloum et al., 2013). Một số nghiên cứu đã
ghi nhận vai trò của NF-Y trong điều hòa các quá trình phát triển (Li et al.,
2016) và đáp ứng với yếu tố bất lợi ở thực vật (Quach et al., 2015).
Khóa luận tốt nghiệp
19
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Trong đó, tiểu phần NF-YB được mã hóa bởi 1 họ đa gene. Tiểu
phần NF-YB đặc trưng bởi vùng tương tác NF-YA và NF-YC bảo thủ và
một miền liên kết DNA. Trình tự của NF-YB có liên quan đến một vùng
bảo thủ có sự tương đồng về cấu trúc amino acid với vùng gấp histone của
histone H2B (Laloum et al., 2013). Mẫu này gồm ba liên kết α - helix được
phân tách bằng hai miền vòng kiềm β. Nó liên quan đến sự tương tác
protein - DNA và protein - protein và được tìm thấy trong các protein
chuyển hóa DNA khác nhau.
1.2.2. Vai trò của NF-YB đối với thực vật
Các TF tham gia trong mạng lưới điều hòa hoạt động gene đáp ứng
các điều kiện bất lợi đã biết cho tới nay được xác định thuộc hầu hết các
nhóm TF lớn ở thực vật, trong đó NF-Y là một trong những TF được
nghiên cứu nhiều nhất. Các báo cáo ban đầu về gene NF-Y trong thực vật
đã được công bố rất sớm, từ những năm 1990 (Li et al., 1992; Edwards et
al., 1998). Trong thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu đã làm sáng tỏ các chức
năng sinh học của phức hợp NF-Y trong A. thaliana và các loài thực vật
khác, chứng tỏ rằng phức hợp này hoạt động trong quá trình sinh trưởng,
phát sinh phôi, phát triển hạt giống, thời gian ra hoa, sự kéo dài rễ, abscisic
acid (ABA), hạn hán, sự kéo dài của tiểu cầu (Mantovani, 1999; Petroni et
al., 2012). Tất cả những nghiên cứu này cho thấy họ gene NF-Y là một họ
gene lớn và rất quan trọng đối với nhiều khía cạnh của cuộc sống thực vật.
NF-Y cũng có một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng với bất lợi
phi sinh học, chẳng hạn như hạn hán, mặn, lạnh, và nhiệt. Nhiều tiểu phần
của NF-YA, NF-YB và NF-YC đóng vai trò quan trọng trong đáp ứng với
hạn hán (Nelson et al., 2007; Li et al., 2008). Siêu biểu hiện của NF-YA5 đã
kìm hãm sự mất nước ở lá và tăng cường tính chịu hạn, trong khi NF-YA5
đột biến làm cây chuyển gene nhạy cảm hơn với hạn, điều này gợi ý rằng
NF-YA5 đóng vai trò quan trọng trong cơ chế đáp ứng hạn ở thực vật (Li et
al., 2008). Ngoài NF-YA, NF-YB cũng tham gia vào khả năng chống chịu
hạn của A. thaliana. Sự biểu hiện quá mức của NF-YB1 tăng cường hạn hán
Khóa luận tốt nghiệp
20 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
của cây trồng (Nelson et al., 2007). Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng
đến sự biểu hiện của các gene liên quan đến tín hiệu ABA, NF-YB1 có thể
điều chỉnh đáp ứng hạn theo con đường tín hiệu không phụ thuộc ABA
(Nelson et al., 2007).
Trước đây, AtNF-YB9 mã hóa LEC1, đã được chứng minh là một
chất điều khiển sự phát triển phôi (Mu et al., 2013). Nhiều báo cáo đã cho
rằng gene mã hóa NF-Y ở A. thaliana đóng vai trò thiết yếu bổ sung trong
quá trình phát triển phôi (Mu et al., 2013). Các cây A. thaliana biểu hiện
quá mức AtNF-YB1 đã làm tăng khả năng chống chịu hạn so với đối chứng
(Mu et al., 2013). Khi các cây ngô chuyển gene có biểu hiện quá mức
ZmNF-YB2 dẫn đến sự gia tăng đáng kể năng suất hạt trong điều kiện thiếu
hụt nước (Nelson et al., 2007). Trong lúa mì (Triticum aestivum), sự biểu
hiện quá mức của TaNF-YB3, một gene được điều chỉnh bởi ánh sáng, dẫn
đến sự gia tăng đáng kể lượng chất diệp lục và quang hợp lá (Ma et al.,
2015). Các thí nghiệm cho thấy NF-YB2 và NF-YB3, từ A. thaliana và lúa
mạch (Hordeum vulgare) có vai trò tương đồng và bổ sung trong việc kích
thích sự ra hoa của A. thaliana.
Các gene mã hóa tiểu phần NF-YB đã được giải mã trên một số cây
trồng quan trọng. Trong số đó, 32 gene mã hóa NF-YB đã được xác định
trên genome của đậu tương (Quach et al., 2015). Nghiên cứu trên cây kê
(Foxtail millet) cũng đã tìm ra được 15 gene NF-YB, được đặt tên là SiNFYB (Feng et al., 2015). Có thể thấy rằng, các gene mã hóa NF-YB ở thực
vật nói chung là 1 họ đa gene, số lượng gene thành viên rất đa dạng giữa
loài này với loài khác. Sự khác nhau này, có lẽ được giải thích do sự sai
khác về số lượng NST của mỗi loài và liên quan đến chức năng của NF-YB
trong tế bào thực vật. Khả năng tham gia của các NF-YB trong phản ứng
với bất lợi sinh học đã được biết đến một cách gián tiếp qua các tín hiệu,
các phân tích chức năng.
Khóa luận tốt nghiệp
21
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
1.3. Tình hình nghiên cứu về yếu tố phiên mã NF-YB
hiện nay
1.3.1. Tình hình nghiên cứu về yếu tố phiên mã NF-YB trên thế giới
Kết quả của một cách tiếp cận di truyền chức năng đã xác định được
một nhân tố phiên mã NF-Y, AtNF-YB1, hoạt động thông qua một cơ chế
chưa được mô tả trước đây để cải thiện hiệu suất trong A. thaliana trong
điều kiện hạn hán. Một yếu tố phiên mã ngô ZmNF-YB2, có hoạt tính tương
đương. Trong các điều kiện hạn chế về nước, cây ngô biến đổi gene có biểu
hiện ZmNF-YB2 tăng lên cho thấy khả năng chịu hạn dựa trên phản ứng của
một số thông số liên quan đến bất lợi, bao gồm hàm lượng chất diệp lục, độ
mở của khí khổng, nhiệt độ lá, giảm sự héo và duy trì quang hợp. Những sự
thích nghi bất lợi này góp phần vào lợi thế về năng suất hạt đối với ngô
trong các môi trường hạn chế nước (Nelson et al., 2007).
Sử dụng các lợi thế của dự thảo bộ gene đậu tương gần đây và thông
tin về các đặc trưng chức năng của TF NF-Y trong thực vật, đã xác định và
điều tra 68 gene NF-Y (21 GmNF-YA, 32 GmNF-YB, 15 GmNF-YC) và 13
gene NC2 cho mô hình biểu hiện của chúng trong các mô đậu tương và để
đáp ứng với hạn hán. Các phân tích phát sinh loài cho thấy protein của đậu
tương có tính tương đồng lớn đối với A. thaliana và rất nhiều trong số
chúng có liên quan mật thiết với chức năng NF-Y trong thực vật. Phân tích
biểu hiện ở các mô khác nhau của hoa, lá, rễ, hạt của các giai đoạn phát
triển khác nhau, cho thấy rằng một số nhóm đậu tương NF-Y có thể tham
gia vào các phản ứng phát triển và bất lợi cụ thể (Quach et al., 2015).
Tổng số 33 NF-Y bao gồm 8 tiểu phần NF-YA, 11 NF-YB và 14 NFYC đã được truy cập từ genome của cây lúa miến. Nghiên cứu này đã mô
tả đặc tính của họ gene NF-Y cây lúa miến về cấu trúc gene, vị trí NST,
motif protein, cây phân loại, sao chép gene và biểu hiện in silico trong các
bất lợi phi sinh học. Gene SbNF-Y được xác định phân bố trên tất cả 10
NST của lúa miến với sự thay đổi tần suất và 18 trong số 33 SbNF-Ys đã
được tìm thấy là không liên kết. Sự kiện sao chép phân đoạn được tìm thấy
Khóa luận tốt nghiệp
22 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
là tính năng vượt trội dựa trên nghiên cứu mô hình gene sao chép. Một số
nhóm orthologs và paralogs đã được tiết lộ thông qua phân tích cây phân
loại của protein SbNF-Y cùng với 36 protein của A. thaliana và 28 protein
NF-Y của gạo. Phân tích biểu hiện in silico dưới áp suất abiotic bằng cách
sử dụng các dữ liệu trong bản sao của lúa cho thấy một vài gene lúa miến
NF-Y liên quan đến muối, hạn hán, lạnh và nhiệt (Malviya et al., 2016).
Trong Brassica napus, mỗi tiểu phần NF-YA, NF-YB, NF-YC tạo
thành một phân họ. Thực vật NF-Ys đã được báo cáo là có liên quan đến
một số bất lợi phi sinh học. Trong nghiên cứu này, tác giả đã chứng minh
rằng nhiều thành viên của 33 BnNF-Ys đáp ứng nhanh chóng với điều kiện
ngập, mặn, hạn hán hoặc ABA. BnNF-YAs, 7 BnNF-YBs và 2 BnNF-YCs đã
được điều chỉnh tăng lên do áp suất muối, trong khi biểu hiện của 13
BnNF-YAs, 10 BnNF-YB và 4 BnNF-YCs đã được tạo ra do hạn hán. Dưới
tác dụng NaCl, biểu hiện của 1 BnNF-YA10 và 4 NF-YBs (BnNF-YB3,
BnNF-YB7, BnNF-YB10, và NF-YB14) đã được tăng lên rất nhiều. Một số
thành viên của họ NF-Y thể hiện các hình thức biểu hiện tuyến cận giáp.
Các promoter của tất cả các BnNF-Y đáp ứng bất lợi có chứa ít nhất 2 loại
cis- liên quan đến bất lợi như ABRE, DRE, MYB, hoặc MYC. Các ciselement tổ chức BnNF-Ys là tương tự như của A. thaliana và các vùng
promoter biểu hiện mức độ cao hơn về chuỗi nucleotide với B. rapa hơn so
với B. oleracea (Liang et al., 2014).
1.3.2. Tình hình nghiên cứu về yếu tố phiên mã NF-YB ở Việt Nam
Gần đây, Chu Đức Hà và cộng sự (2017a) đã có nghiên cứu xác định
và phân tích cấu trúc gene mã hóa TF NF-YB ở cam ngọt (Citrus sinensis).
Kết quả đã xác định được 19 gene mã hóa cho tiểu phần NF-YB, được đặt
tên lần lượt từ CsNF-YB1 đến CsNF-YB19 tương ứng với 19 thành viên
trên genome cam ngọt. Hầu hết các gene này phân bố rải rác trên bộ NST
của cam ngọt, ngoại trừ 2 gene CsNF-YB18 và CsNF-YB19 chưa được chú
giải trên hệ tham chiếu hiện tại. Hầu hết các gene CsNF-YB đều được tăng
cường phiên mã tại ít nhất 1 mô hoặc cơ quan chính. Gene CsNF-YB6 được
Khóa luận tốt nghiệp
23
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
tăng cường phiên mã ở lá, trong khi CsNF-YB3 và CsNF-YB7 có thể được
tích lũy nhiều ở callus. Một số gene như CsNF-YB5, CsNF-YB13, CsNFYB15 có mức độ biểu hiện rất mạnh ở cả 4 mô, cơ quan chính trên cây cam
ngọt, chứng tỏ các gene này có thể tham gia vào nhiều quá trình trong tế
bào, có lẽ cũng liên quan đến cơ chế đáp ứng điều kiện ngoại cảnh bất lợi ở
cây cam ngọt (Chu Đức Hà và cs., 2017a).
Tiếp theo, Chu Đức Hà và cộng sự (2017b) đã nghiên cứu xác định
các gene mã hóa NF-YB trên sắn (Manihot esculenta Crantz) bằng công cụ
tin sinh học. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành xác định các
gene mã hóa NF-YB dựa trên genome của sắn đã được giải mã gần đây.
Thông tin về chú giải họ gene, vị trí phân bố trên NST và đặc tính của gene
đã được phân tích. Dữ liệu biểu hiện của các gene mã hóa NF-YB được tìm
hiểu dựa trên dữ liệu microarray trên cổng thông tin Gene Expression
Omnibus (GEO). Kết quả đã xác định được 17 gene mã hóa cho tiểu phần
NF-YB ở sắn. Các gene này phân bố rải rác trên genome của sắn. Cấu trúc
của họ gene MeNF-YB rất đa dạng về chiều dài và sự sắp xếp exon/intron.
Các gene cùng nằm trên một nhánh phân loại thường có cấu trúc
exon/intron tương đồng nhau. Phân tích dữ liệu microarray cho thấy, hầu
hết các gene NF-YB đều được tăng cường phiên mã tại ít nhất 1 mô chính.
Điều này chứng tỏ rằng các gene NF-YB ở sắn có thể liên quan đến các quá
trình sinh trưởng, phát triển của các mô phân sinh. Kết quả của nghiên cứu
này sẽ cung cấp những dẫn liệu quan trọng về đặc tính của NF-YB, từ đó
góp phần xác định họ TF NF-Y ở cây sắn (Chu Đức Hà và cs., 2017b).
Khóa luận tốt nghiệp
24 Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
Lê
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu bao gồm hệ gene và hệ protein của giống sắn mô
hình AM560-2 (Bredeson et al., 2016). Trên cơ sở dữ liệu Phytozome
( (Goodstein et al., 2012).
Trình tự gene và protein của 17 thành viên tiểu phần NF-YB ở sắn
được thu thập từ nghiên cứu trước đây (Chu Đức Hà và cs., 2017b).
Bảng 2.1. Thông tin về chú giải của họ gene mã hóa tiểu phần NF-YB
ở sắn (Chu Đức Hà và cs., 2017b).
STT
Tên gene
Tên locus
Mã định danh
1
MeNF-YB1
Manes.01G215700
cassava4.1_022353m
2
MeNF-YB2
Manes.01G022100
cassava4.1_018152m
3
MeNF-YB3
Manes.03G193600
cassava4.1_018746m
4
MeNF-YB4
Manes.03G141500
cassava4.1_025848m
5
MeNF-YB5
Manes.05G117400
cassava4.1_018195m
6
MeNF-YB6
Manes.05G065300
cassava4.1_029071m
7
MeNF-YB7
Manes.08G002900
cassava4.1_017350m
8
MeNF-YB8
Manes.08G068800
cassava4.1_032889m
9
MeNF-YB9
Manes.08G119800
cassava4.1_026425m
10
MeNF-YB10
Manes.09G168700
cassava4.1_032284m
11
MeNF-YB11
Manes.09G080600
cassava4.1_017418m
12
MeNF-YB12
Manes.10G041500
cassava4.1_017552m
13
MeNF-YB13
Manes.11G162100
cassava4.1_017996m
14
MeNF-YB14
Manes.12G066300
cassava4.1_016584m
15
MeNF-YB15
Manes.12G157600
cassava4.1_024313m
16
MeNF-YB16
Manes.13G077500
cassava4.1_026597m
17
MeNF-YB17
Manes.15G013700
cassava4.1_026290m
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp phân tích đặc tính protein của tiểu
phần NF-YB ở sắn
Khóa luận tốt nghiệp
25
Lê Hoàng Thu Phương – D – CNSH4A
