Nghiên cứu đánh giá chức năng của gen CR7 mã hóa yếu tố phiên mã thuộc họ C2H2ZF đối với sự phát triển rễ lúa luận văn thạc sĩ nông nghiệp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐINH VĂN LÂM

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG CỦA GEN CR7
MÃ HÓA YẾU TỐ PHIÊN MÃ THUỘC HỌ C2H2ZF
ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN RỄ LÚA

Ngành:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60 42 0201

Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Hoàng Thị Giang
2. TS. Nguyễn Văn Giang

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
khoa học của TS. Hoàng Thị Giang và TS. Nguyễn Văn Giang. Các số liệu, kết quả
trong luận văn này là trung thực và chưa cơng bố dưới bất cứ hình thức nào trước đây.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Nếu phát hiện bất kỳ sự gian lận nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước
hội đồng kỷ luật Nhà nước.
Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2017

Tác giả luận văn

Đinh Văn Lâm

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn này ngoài sự cố gắng của bản thân cịn có sự giúp
đỡ nhiệt tình, q báu của các thầy cơ, anh (chị, em) đồng nghiệp.
Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với TS. Hoàng Thị Giang,
người đã trực tiếp, tận tình chỉ dạy tơi về mặt học thuật cũng như phương pháp tiếp cận
nghiên cứu trong suốt q trình thực tập và hồn thiện luận văn thạc sĩ.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với TS. Nguyễn Văn Giang đã có nhiều
đóng góp khoa học cho tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Thơm cùng các anh, chị (em)
đồng nghiệp phòng LMI RICE-2, Viện Di truyền Nông Nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều
kiện cho tơi trong suốt q trình thực tập.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đối với gia đình và bạn bè đã ln ủng hộ,
khích lệ tinh thần trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2017
Tác giả luận văn

Đinh Văn Lâm

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................................... i

Lời cảm ơn ....................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt .......................................................................................................v
Danh mục bảng ............................................................................................................... vi
Danh mục hình ............................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn ........................................................................................................ viii
Thesis abstract...................................................................................................................x
Phần 1. Mở đầu ...............................................................................................................1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài............................................................................2

Phần 2.Tổng quan tài liệu ..............................................................................................3
2.1.

Hình thái giải phẫu và chức năng bộ rễ lúa .........................................................3

2.1.1.

Hình thái giải phẫu ..............................................................................................3

2.1.2.

Chức năng bộ rễ lúa.............................................................................................6

2.2.

Vai trò của bộ rễ lúa trong việc chống chịu với các tác nhân phi sinh học .........7

2.2.1.

Ảnh hưởng của các stress phi sinh học đối với sự phát triển của cây lúa ...........7

2.2.2.

Vai trò của bộ rễ lúa đối với khả năng chống chịu hạn .......................................9

2.2.3.

Vai trò của bộ rễ lúa đối với khả năng chống chịu mặn ....................................10

2.3.

Mạng lưới gen liên quan tới sự hình thành và phát triển bộ rễ lúa....................12

Phần 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ..........................................................16
3.1.

Vật liệu nghiên cứu ...........................................................................................16

3.1.1.

Vật liệu thực vật ................................................................................................16

3.1.2.

Mồi và các vật tư khác.......................................................................................16

3.2.

Nội dung nghiên cứu .........................................................................................17

3.2.1.

Nghiên cứu hoạt động của promoter cr7 liên quan đến sự phát triển rễ lúa .....17

3.2.2.

Nghiên cứu vai trò của gen cr7 đối với sự hình thành rễ ở cây lúa...................18

3.3.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu .....................................................................18

3.4.

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................18

3.4.1.

Chọn lọc dòng lúa t0 siêu biểu hiện gen cr7 bằng kỹ thuật qpcr ......................18

3.4.2.

Đánh giá sự phân ly di truyền của cấu trúc gen chuyển ở thế hệ t1, t2 .............20

iii


3.4.3.

Đánh giá sự phát triển bộ rễ của những dòng lúa siêu biểu hiện gen cr7 .........24

3.4.4.

Đánh giá sự hoạt động của promoter cr7 thông qua biểu hiện của gen chỉ thị
gus .....................................................................................................................24

Phần 4. Kết quả và thảo luận .......................................................................................26
4.1.

Kết quả nghiên cứu hoạt động promoter cr7 thông qua sự biểu hiện của gen chỉ
thị gus ................................................................................................................26

4.1.1.

Kết quả chọn lọc dòng lúa t1 mang một copy cấu trúc gen procr7::gus ..........26

4.1.2.

Kết quả chọn lọc dòng t2 mang đồng hợp tử cấu trúc gen procr7::gus ............27

4.1.3.

Kết quả đánh giá sự hoạt động promoter cr7 ....................................................29

4.2.

Kết quả nghiên cứu vai trò của gen cr7 đối với sự hình thành rễ lúa................36

4.2.1.

Kết quả nghiên cứu các dòng chuyển gen trên nền di truyền giống tc65 ..........36

4.2.2.

Kết quả nghiên cứu các dòng chuyển gen trên nền di truyền thể đột biến crl1.42

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ......................................................................................45
5.1.

Kết luận .............................................................................................................45

5.2.

Kiến nghị ...........................................................................................................45

Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................46
Phụ lục ...........................................................................................................................50

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa Tiếng Anh

ABA

Abscisic Acid

ARF

Auxin Responsive Factor

ARL1

Adventitious Rootless 1

AUX/IAA

Auxin/Indole-3-Acetic Acid

cDNA

Complementary DNA

C2H2ZF

Cys2 His2 Zinc Finger Protein

CTAB

Cetyl Trimethylammonium Bromide

EC

Electric Conductivity

EDTA

Ethylenediaminetetraacetic Acid

EtBr

Ethidium Bromide

HKT

High-Affinity K+ Transporter

LOB

LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN

MS

Murashige and Skoog Medium

PCR

Polymerase Chain Reaction

qPCR

Quantitative Polymerase Chain Reaction

QTL

Quantitative Trait Locus

TC65

TaiChung 65

TE

Tris-EDTA buffer

RT-PCR

Realtime Polymerase Chain Reaction

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1.

Danh sách mồi dùng cho phản ứng PCR kiểm tra cây chuyển gen .......... 17

Bảng 3.2.

Thành phần môi trường dinh dưỡng 1/2MS ............................................. 20

Bảng 3.3.

Thành phần phản ứng PCR ....................................................................... 22

Bảng 3.4.

Chu trình nhiệt phản ứng PCR .................................................................. 22

Bảng 4.1.

Đánh giá tỷ lệ phân ly di truyền thế hệ T1 của các dòng chuyển gen
proCR7::GUS ............................................................................................ 27

Bảng 4.2.

Kết quả chọn lọc dòng đồng hợp tử mang cấu trúc gen
proCR7::GUS ............................................................................................ 28

Bảng 4.3.

Kết quả chọn lọc dòng TC65 mang một copy cấu trúc gen chuyển ......... 38

Bảng 4.4.

Kết quả chọn lọc dòng đồng hợp tử locus gen pUbi::CR7 ở cây
TC65 chuyển gen thế hệ T2 ...................................................................... 39

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.

Cấu trúc và hình thái rễ lúa .......................................................................... 3

Hình 2.2.

Sự hình thành rễ lúa từ các nốt thân............................................................. 4

Hình 2.3.

Sơ đồ giải phẫu lát cắt ngang rễ lúa ............................................................. 5

Hình 2.4.

Con đường vận chuyển nước và chất dinh dưỡng vào xylem của rễ ........... 7

Hình 2.5.

Phản ứng của cây cảm ứng ABA trong điều kiện hạn ................................. 8

Hình 2.6.

Gen liên quan tới khả năng chống chịu mặn ở lúa ..................................... 11

Hình 2.7.

Đường truyền tín hiệu auxin cho sự phát sinh rễ phụ ở cây lúa ................ 13

Hình 2.8.

Mạng lưới gen điều hịa bởi Crl1 ............................................................... 15

Hình 3.1.

Hình ảnh giống lúa đối chứng .................................................................... 16

Hình 4.1.

Kết quả điện di kiểm tra các cây chuyển gen T1 ....................................... 26

Hình 4.2.

Sự biểu hiện của GUS ở dòng 2TR7 GUS 10.2.42.................................... 29

Hình 4.3.

Sự biểu hiện của GUS ở dịng 2TR7 GUS 11.1.46.................................... 30

Hình 4.4.

Sự biểu hiện của GUS ở dịng 2TR7 GUS 34.1.17.................................... 30

Hình 4.5.

Biểu hiện của gen GUS ở bộ rễ của dịng 2TR7 GUS 10.2.42 và
11.1.46........................................................................................................ 32

Hình 4.6.

Biểu hiện của gen GUS ở bộ rễ của dòng 2TR7 GUS 34.1.17 ................. 33

Hình 4.7.

Lát cắt ngang phần gốc thân của dịng 2TR7 GUS 10.2.42 ....................... 34

Hình 4.8.

Lát cắt ngang phần gốc thân cây lúa của dòng 2TR7 GUS 11.1.46 .......... 34

Hình 4.9.

Lát cắt ngang phần gốc thân cây lúa của dịng 2TR7 GUS 34.1.7 ............ 35

Hình 4.10. Mức độ biểu hiện gen CR7 ở cây lúa TC65 chuyển gen thế hệ T0 ........... 37
Hình 4.11. Kết quả điện di kiểm tra cây TC65 chuyển gen ở thế hệ T1...................... 38
Hình 4.12. Sàng lọc dòng TC65 mang đồng hợp tử cấu trúc gen chuyển bằng
hygromycin ................................................................................................ 39
Hình 4.13.

Số lượng rễ phụ của 2 dòng TC65 chuyển gen ở giai đoạn 4 tuần tuổi........... 40

Hình 4.14. Khối lượng khơ bộ rễ của 2 dòng TC65 chuyển gen ở giai đoạn 4
tuần tuổi ..................................................................................................... 41
Hình 4.15. Số nhánh của 2 dịng TC65 chuyển gen ở giai đoạn 4 tuần tuổi................ 41
Hình 4.16. Mức độ biểu hiện gen CR7 ở cây crl1 chuyển gen thế hệ T0 .................... 42
Hình 4.17. Kiểu hình bộ rễ của các dòng lúa crl1 chuyển gen sau 3 tuần tuổi ............ 43
Hình 4.18. Mức độ biểu hiện gen CR7 ở cây crl1 chuyển gen thế hệ T1 .................... 44
Hình 4.19. Số lượng rễ phụ ở các dòng lúa crl1 chuyển gen thế hệ T1 ....................... 44

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Đinh Văn Lâm
Tên luận văn: “Nghiên cứu đánh giá chức năng của gen CR7 mã hóa yếu tố phiên mã
thuộc họ C2H2ZF liên quan tới sự phát triển rễ lúa”.
Ngành: Công nghệ sinh học

Mã số: 62 42 0201

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Chọn lọc được các dòng lúa chuyển gen và làm sáng tỏ vai trò của gen CR7 mã
hóa yếu tố phiên mã họ C2H2ZF đối với sự hình thành và sự phát triển của bộ rễ ở các
dòng lúa chuyển gen.
Phương pháp nghiên cứu
Vật liệu
Các dòng lúa chuyển gen cdsCR7 vào các giống Taichung 65 và dạng đột biến
crl1 ở các thế hệ T0, T1, T2 dưới sự kiểm soát của promoter Ubiquitin, ký hiệu là
pUBi::cdsCR7.
Các dòng lúa chuyển cấu trúc gen chứa promoter của gen CR7 gắn với gen chỉ
thị GUS, ký hiệu là proCR7::GUS được chuyển vào cây TC65.
Phương pháp nghiên cứu
Đánh giá mức độ biểu hiện gen ở các dòng lúa chuyển gen bằng kỹ thuật qPCR.
Phương pháp tế bào học đánh giá hoạt động của promoter gen CR7 dựa vào gen
chỉ thị GUS
Chọn lọc các dòng lúa chuyển gen bằng PCR, đánh giá biểu hiện GUS và khả
năng kháng Hygromycine trên mơi trường ni cấy.
Đánh giá kiểu hình bộ rễ của các dòng lúa chuyển gen bằng các ống cát.

Kết quả chính và kết luận
Dựa vào mức độ phân ly di truyền ở thế hệ T1 đã chọn lọc được 6 dòng mang
một copy cấu trúc gen chuyển proCR7::GUS là 1TR7 GUS 10.2, 11.1, 16.3, 29.4, 34.1
và 39.1. Ở thế hệ T2 đã sàng lọc thành cơng 3 dịng đồng hợp tử độc lập gồm: 2TR7
GUS 10.2.42, 11.1.46 và 34.1.17. Trong 3 dòng đồng hợp tử thu được, hoạt động của
promoter CR7 chủ yếu được đánh giá dựa trên sự biểu hiện tương đồng của hai dòng
2TR7 GUS 10.2.42 và 11.1.46.
Promoter CR7 hoạt động ở giai đoạn sớm từ giai đoạn nảy mầm đến khi cây ra

viii


lá thật đầu tiên và hoạt động chủ yếu tại vị trí gốc thân và mơ phân sinh rễ. Trong gốc
thân promoter CR7 hoạt động chính ở phần bó mạch trong thân cây, tại vùng hình thành
các rễ phụ phơi ở nốt bao lá mầm và tại vùng mô phân sinh cho sự phát sinh mầm rễ
phụ ở các nốt gốc thân. Ở bộ rễ hoạt động của promoter CR7 tập trung vào vùng mô
phân sinh đầu ngọn rễ. Nhận định rằng gen CR7 có vai trị nhất định đối với q trình
hình thành rễ phụ phơi và rễ phụ cũng như tham gia vào sự phát triển rễ ở cây lúa.
Phân tích bằng phương pháp qPCR khẳng định gen CR7 biến nạp thành công và biểu
hiện mạnh trên nền di truyền của cây TC65 và crl1.
Đã chọn lọc được 3 dòng TC65 mang 1 copy cấu trúc gen pUbi::cdsCR7 là
1TCR7 TC65 3.2, 11.1 và 12.1. Ở thế hệ T2 đã chọn lọc được 2 dòng TC65 đồng hợp tử
độc lập là 2TCR7 TC65 11.1.6 và 12.1.17.
Đánh giá bước đầu cho thấy rằng ở giai đoạn cây 4 tuần tuổi trồng trên bầu cát,
sự siêu biểu hiện của gen CR7 ở cây TC65 đã làm tăng số lượng rễ phụ ở dịng đồng
hợp tử 2TCR7 TC65 12.1.17, tuy nhiên khơng có sự khác biệt đáng kể về khối lượng
khơ bộ rễ và số nhánh. Ở giai đoạn cây con 3 tuần tuổi in vitro gen CR7 được siêu biểu
hiện trong cây crl1 đã giúp khắc phục hiện tượng đột biến và làm khơi phục sự hình
thành rễ phụ. Đã chọn được 2 dòng tiềm năng cho các bước nghiên cứu tiếp theo là
1TCR7 CRL1 11.3 và 94.3.

ix


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Dinh Van Lam
Thesis title: “Functional characterization of CR7 gen encoding a transcriptional factor
of C2H2ZF family involved in rice root development”.
Major: Biotechnology

Code: 62 42 0201

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
Selecting transgenic lines and validating the function of CR7 gene encoding
transcriptional factor of C2H2ZF family involved in formation and development of
transgenic line root.
Materials and Methods
Material
Transgenic lines containing cdsCR7 controlled by Ubiquitin promoter
pUBi::cdsCR7 in wildtype TC65 and mutant CRL1 including T0, T1 and T2 generations.
TC65 transgenic lines with structure containing promoter of CR7 gen and GUS
reporter gene, proR7::GUS.
Methods
Assessing gen expression level of transgenic lines by qPCR technique.
Histology method to assess promoter activity by reporter gene.
Selecting transgenic lines by PCR, GUS expression and antibiotic resistant ability.
Root phenotyping in sand columns.
Main findings and conclusions
Based on T1 segregation, 6 lines containing only one copy of transgenic

construction proCR7::GUS were selected including 1TR7 GUS 10.2, 11.1, 16.3, 29.4,
34.1 and 39.1. Three independent homozygous lines 2TR7 GUS 10.2.42, 11.1.46 and
34.1.17 were obtained at T2 generation. The activity of promoter proCR7 was validated
mostly based on the similar expression of GUS reporter gene of two lines 2TR7 GUS
10.2.42 and 11.1.46.
Promoter proCR7 was activated very early from germination stage to real leaf
formation and strongly expressed at stem base and root primordia. At stem base,
promoter proCR7 mainly activated at vascular bundle, embryonic crown root formation
region of cotyledon node and primordia region of stem base node that crown root

x


emergence. On roots, promoter proCR7 expressed at root tip. To summary, CR7 gene
plays important role for embryonic, post-embryonic crown root and root development.
Quantitative PCR for gene expression evaluating confirmed CR7 has
transformed successfully and strongly expressed on TC65 and crl1 background.
Selected three transgenic lines containing only one copy of construction
pUbi::cdsCR7 was 1TCR7 TC65 3.2, 11.1 and 12.1. At T2 generation, we have selected
2 independent homozygous lines 2TCR7 TC65 11.1.6 and 12.1.17.
Root phenotyping on sand columns after 4 weeks showed that overexpressed
CR7 gene has increased the number of crown roots of 2TCR7 TC65 12.1.17
homozygous lines significantly but there was no significance about root biomass and
number of tillers compared with control (TC65). At in vitro 3 week seedling stage, CR7
gene was overexpressed in crl1 mutant has recovered crown root formation. We also
selected 2 potential lines for next study were 1TCR7 CRL1 11.3 and 94.3.

xi

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Lúa gạo là cây lương thực quan trọng nuôi sống hơn 50% dân số thế giới.
Để đáp ứng với tình trạng dân số ngày càng tăng, việc tăng sản lượng lúa cần
phải được cải thiện không ngừng (Sumithra et al., 2014). Đặc biệt là trong những
năm gần đây, biến đổi khí hậu tồn cầu gây ra những hình thái khí hậu bất
thường. Tình trạng hạn hán và xâm thực mặn đã và đang làm giảm đáng kể diện
tích trồng lúa, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sản lượng lúa gạo. Chính vì vậy, mục
tiêu chọn tạo giống lúa năng suất cao và có khả năng chống chịu với các điều
kiện bất thuận càng trở nên rất bức thiết (Shrivastava and Kumar, 2015).
Hiện nay nghiên cứu cải thiện giống lúa chịu hạn mặn chia ra làm hai
hướng chính. Thứ nhất, khai thác sự đa dạng tự nhiên về nguồn gen chống chịu
hoặc chọn lọc di truyền các tính trạng số lượng, chọn lọc nhờ sự trợ giúp của các
chỉ thị phân tử. Thứ hai, tạo giống chuyển gen, chỉnh sửa hệ gen hoặc giống có
gen biểu hiện ở mức độ khác với gen sẵn có để thay đổi khả năng chống chịu.
Như chúng ta đã biết, bộ rễ giữ vai trò chủ yếu trong việc hút nước và dinh
dưỡng từ đất, cấu trúc bộ rễ liên quan đến khả năng vận chuyển nước và giữ vai
trị quan trọng cho tính chịu hạn, chịu mặn và hiệu quả vào hạt ở cây trồng. Hiểu
rõ được cơ chế phân tử và di truyền kiểm soát cấu trúc bộ rễ và xác định được
các gen chức năng liên quan đến sự phát triển bộ rễ sẽ cung cấp công cụ trợ giúp
đắc lực cho công tác chọn tạo giống chống chịu tốt với các stress hạn, mặn ở cây
trồng (Yan-Bo et al., 2008; Coudert et al., 2015; Paez-Garcia et al., 2015).
Cấu trúc bộ rễ lúa về cơ bản gồm có rễ chính, rễ phụ (crown root) và rễ
bên. Trong đó, rễ phụ được hình thành ở các nốt phần gốc thân, chiếm đa số và
giữ vai trò quan trọng đối với sinh trưởng và năng suất của cây lúa. Các nghiên
cứu trước đây đã chỉ ra rằng, sự phát sinh rễ phụ và rễ bên của cây lúa được điều
khiển bởi đường truyền tín hiệu auxin. Trong đường truyền tín hiệu này, có rất
nhiều gen tham gia mã hóa ra các yếu tố phiên mã liên quan đến sự hình thành rễ
lúa, trong đó có gen crl1 (Inukai et al., 2005). Tuy nhiên, gen crl1 mới là gen
nằm ở phần đầu trong mạng lưới điều hòa gen liên quan đến sự tạo thành bộ rễ ở

cây lúa. Nghiên cứu tiếp theo về gen crl1 cho thấy crl1 kích hoạt một bộ gồm
277 gen, trong số đó chọn ra 13 gen có mức độ biểu hiện mạnh (Coudert et al.,

1


2015). Một trong số 13 gen đó chính là gen CR7 mã hóa yếu tố phiên mã thuộc
họ C2H2ZF mà chúng tơi quan tâm. Để có thể xác định được chính xác chức
năng của gen CR7 đối với sự phát triển rễ phụ ở cây lúa, chúng tôi thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu đánh giá chức năng của gen CR7 mã hóa yếu tố phiên mã
thuộc họ C2H2ZF liên quan đến sự phát triển rễ lúa”.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Chọn lọc được các dòng lúa chuyển gen và làm sáng tỏ vai trị của gen
CR7 mã hóa yếu tố phiên mã họ C2H2ZF đối với sự hình thành và phát triển của
bộ rễ ở các dòng lúa chuyển gen.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đánh giá kiểu hình bộ rễ của các dịng lúa chuyển gen trong phịng thí
nghiệm và trong nhà lưới.
Nghiên cứu giải phẫu bộ rễ lúa ở mức độ tế bào, mô để đánh giá sự hoạt
động của promoter thông qua gen chỉ thị GUS.
Ở mức độ phân tử, đánh giá sự biểu hiện gen bằng kỹ thuật qPCR, sàng
lọc các cây chuyển gen.
1.4. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
Về mặt khoa học, đề tài bổ sung thêm những kiến thức mới về cơ sở phân
tử và di truyền liên quan tới quá trình hình thành và phát triển của bộ rễ.
Về mặt thực tiễn, là cơ sở cho công tác chọn tạo giống lúa với đặc điểm di
truyền bộ rễ tiềm năng đối với việc tăng năng suất và khả năng chống chịu các
stress phi sinh học.

2

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. HÌNH THÁI GIẢI PHẪU VÀ CHỨC NĂNG BỘ RỄ LÚA
2.1.1 Hình thái giải phẫu
Cấu trúc rễ lúa bao gồm một vài rễ phôi và một số loại rễ hậu phôi. Hệ
thống rễ lúa gồm 5 loại rễ: rễ phôi (radical root), rễ phụ phôi (embryonic crown
root), rễ phụ hậu phôi (postembryonic crown root), rễ bên lớn (large lateral root),
rễ bên nhỏ (small lateral root) (Hình 2.1). Rễ phơi xuất hiện đầu tiên, khoảng 2-3
ngày sau khi hạt nảy mầm thì xuất hiện 5 rễ phụ phôi từ nốt bao lá mầm trong
giai đoạn xuất hiện lá thứ nhất và thứ hai. Rễ phụ (rễ phụ hậu phơi) hình hành từ
các nốt thân và các nhánh được sắp xếp trong cùng một hoặc hai hàng (Hình 2.2).

Hình 2.1. Cấu trúc và hình thái rễ lúa
(ra: rễ phôi, cr: rễ phụ, ecr: rễ phụ phôi, slr: rễ bên nhỏ, llr: rễ bên lớn)
Nguồn: Rebouillat et al.(2008)

Trên thực tế, rễ bên có thể phát triển từ bất kỳ loại rễ sơ cấp nào gồm cả rễ
phụ phôi và rễ phụ, dựa vào hình thái giải phẫu người ta chia rễ bên thành 2 loại: rễ
bên lớn và rễ bên nhỏ. Rễ bên nhỏ có số lượng rất lớn nên có vai trị quan trọng đối
với sự sinh trưởng của cây hơn so với rễ bên lớn. Ngoài ra, rễ bên nhỏ phát triển kéo
dài về hai bên, cịn rễ bên lớn kéo dài về phía bên dưới (Rebouillat et al., 2008).

3


Hình 2.2 Sự hình thành rễ lúa từ các nốt thân
Nguồn: Rebouillat et al. (2008)

Cấu trúc giải phẫu đối xứng của bộ rễ lúa phản ánh khả năng thích nghi

với mơi trường ngập nước với các loại mơ chun hóa giúp chúng có khả năng
sinh trưởng bình thường.
Từ ngồi vào trong gồm có biểu bì, ngoại bì, cương mơ, gỗ giữa hoặc
trung bì và nội bì cuối cùng và phần bó mạch trung tâm (Hình 2.3). Biểu bì,
ngoại bì, cương mơ và nội bì cấu tạo từ một lớp tế bào đơn và giống nhau ở tất cả
các loại rễ. Bên trong lớp biểu bì là lớp ngoại bì, lớp gần ngồi cùng nhất có chức
năng bảo vệ các rễ già khi mà lớp biểu bì mất đi, lúc này lớp ngoại bì đóng vai
trị như là lớp biểu bì có chức năng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng (Rebouillat
et al., 2008).
Lớp cương mơ được lignin hóa có chức năng chống đỡ cho lớp ngoại bì và
hạn chế sự khuếch tán oxy và các chất khí khác giúp cây chống lại tình trạng
thiếu khí. Trung bì được cấu tạo bởi 4-5 lớp tế bào xếp đối xứng, sẽ phân hóa
hình thành nên mơ khí. Mơ khí có các tế bào tự phân giải theo cơ chế tự chết
được lập trình của tế bào hoặc di chuyển từ phía trong ra phía ngồi tạo thành
khoảng trống giữa các tế bào và phát triển thành gian bào. Mơ khí có chức năng

4


trao đổi khí được dẫn xuống từ bộ phận phía trên của cây là nguồn cung cấp khí
oxy cho quá trình hơ hấp của cây. Sự phát triển của mơ khí được thấy ở hầu hết
các lồi thực vật sống ngập nước. Mơ khí có mặt ở tất cả các loại rễ lúa trừ rễ bên
nhỏ bởi vì chúng khơng có lớp tế bào trung bì.
Nội bì là loại mơ cuối cùng thuộc hệ thống mô cơ bản (ground tissue
system). Ở lớp tế bào nội bì có chứa vành đai casparian được cấu tạo bởi suberin
bao quanh toàn bộ tế bào (bần hóa). Đai casparian phát triển mạnh khi rễ lúa sinh
trưởng trong đất và kém phát triển hơn khi nuôi dưỡng trong môi trường thủy
canh. Các tế bào nội bì đóng vai trị là rào cản đối với nước và chất dinh dưỡng
được vận chuyển theo con đường apoplastic (vận chuyển qua khoảng gian bào
giữa các tế bào) và vận chuyển có chọn lọc các chất theo con đường vận chuyển

liên tế bào (cell symplast) giữa trung bì và phần bó mạch trung tâm.

Hình 2.3. Sơ đồ giải phẫu lát cắt ngang rễ lúa
Nguồn: Rebouillat et al. (2008)

Tổ chức phần bó mạch trung tâm điển hình ở lớp một lá mầm gồm có các
bó mạch xylem xếp xen kẽ với các mạch phloem. Mạch xylem hình thành nên
vùng có áp suất cao kết hợp với các mạch xylem đang phát triển thành
protoxylem xuyên qua vùng trung trụ. Sự phân hóa xylem và phloem theo hướng
từ ngồi vào trung tâm. Ở rễ phôi, một hoặc hai mạch xylem trung tâm được tìm
thấy ở giữa phần trung trụ, bao quanh bởi 6-8 mạch xylem nhỏ hơn. Ở loại rễ
này, 6-7 ống phloem được xen kẽ với các mạch xylem. Mạch phloem được hợp
thành bởi một vài loại tế bào tổ chức tương tự nhau từ mỗi ống protophloem

5


được liên kết với hai tế bào cùng nhau, hình thành nên cấu trúc đối xứng. Khoảng
không gian giữa xylem và phloem được lấp đầy bởi các sợi cương mô
(Rebouillat et al., 2008).
2.1.2. Chức năng bộ rễ lúa
Bộ rễ lúa có chức năng chính là vận chuyển nước và muối khống hịa tan
cung cấp cho cây. Bộ rễ lúa phát triển sâu vào lòng đất tác dụng như mỏ neo
vững chắc chống đỡ cho cây. Ngoài ra, hệ thống rễ lúa còn thực hiện những chức
năng thứ cấp như là nơi dự trữ hoặc tổng hợp các chất điều hòa sinh trưởng của
cây. Các loại hormone như auxin, ABA, ethylen được tổng hợp ở rễ đóng vai trị
như là các chất dẫn truyền tín hiệu trao đổi thơng tin giữa chồi và rễ, từ đó giúp
cây điều chỉnh q trình sinh trưởng hợp lý (Wu and Cheng, 2014; Gregory and
Kirkegaard, 2017).
Xylem là cơ quan chun hóa cho q trình vận chuyển nước và các chất

dinh dưỡng trong cây. Đây là một loại mô không đồng nhất được cấu tạo từ 4
loại tế bào khác nhau đó là tế bào ống, khung xương, sợi, nhu mô. Tế bào xylem
ống và khung xương là yếu tố quan trọng liên quan trực tiếp tới sự vận chuyển
nước và các chất dinh dưỡng. Xylem sợi và mô mềm là các yếu tố liên kết, đóng
vai trị là các cấu trúc bổ trợ. Xylem ống, xương và xylem sợi là những thành
phần không sống trong khi đó xylem mơ mềm là thành phần sống. Xylem thứ cấp
(gỗ) thực hiện nhiều chức năng trong đó có vận chuyển các chất ở khoảng cách
xa và vận chuyển tới lá cây (Ulrich et al., 2016).
Nước và các chất tan được vận chuyển vào rễ theo 2 con đường: con
đường vận chuyển qua thành vách tế bào (apoplastic) và vận chuyển qua hệ
thống chất nguyên sinh thông qua cầu nối liên bào (symplastic) (Hình 2.4). Nước
và các chất dinh dưỡng đi trong hệ thống thành vách tế bào nhờ hệ thống mao
quản thông suốt với nhau. Tuy nhiên, đến vịng đai casparin (tế bào nội bì hóa
bần 2 mặt, 2 mặt khơng hóa bần) thì bị chặn lại, nước và chất dinh dưỡng phải
xuyên qua tế bào nội bì nhờ hệ thống chất nguyên sinh ở 2 mặt chưa hóa bần, sau
đó lại đi vào thành vách tế bào của tế bào nhu mô ruột để vào mạch dẫn. Động
lực chi phối các chất vận chuyển trong hệ thống apoplast là lực hút của các mao
quản, lực trương của keo trong thành tế bào. Vận chuyển các chất theo hệ thống
chất nguyên sinh (symplast) nhờ lực hút trương của hệ thống keo nguyên sinh
chất (Hoàng Minh Tấn và cs., 2006).

6


Hình 2.4. Con đường vận chuyển nước và chất dinh dưỡng vào xylem của rễ
Nguồn: Ulrich et al. (2016)

2.2. VAI TRÒ CỦA BỘ RỄ LÚA TRONG VIỆC CHỐNG CHỊU VỚI CÁC
TÁC NHÂN PHI SINH HỌC
2.2.1. Ảnh hưởng của các stress phi sinh học đối với sự phát triển của cây lúa

Stress hạn
Hạn thường được định nghĩa là sự thiếu hụt nước và khả năng trữ ẩm của
đất xảy ra khi lượng nước sẵn có trong đất bị bốc hơi liên tục dưới điều kiện thời
tiết khơ nóng, gây ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của cây trồng. Stress hạn tác
động lên cây lúa theo một số cách khác nhau, dẫn tới q trình đóng khí khổng
và hạn chế trao đổi khí. Stress hạn được đánh giá bằng sự giảm hàm lượng nước,
thế năng nước của lá, áp suất trương, hoạt động của khí khổng, giảm sự sinh
trưởng và mở rộng tế bào. Ở mức độ nghiêm trọng hơn, stress hạn dẫn tới ngưng
quá trình quang hợp, gây rối loạn trao đổi chất và cây khơng cịn khả năng sống
sót. Stress hạn tác động tới quá trình sinh trưởng của cây thơng qua một số q
trình sinh lý và sinh hóa khác nhau như q trình quang hợp, hơ hấp, vận chuyển,
hấp thu các ion, carbonhydrate, q trình đồng hóa dinh dưỡng và các promoter
sinh trưởng (Singh et al., 2012).

7


Hình 2.5. Phản ứng của cây cảm ứng ABA trong điều kiện hạn
Nguồn: Singh et al. (2012)

Stress mặn
Đất trồng trọt bị ảnh hưởng mặn ước tính khoảng 380 triệu ha, chiếm 1/3
đất trồng trên toàn thế giới. Đất mặn thường đi kèm theo hiện tượng đất kiềm và
ngập nước (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2003). NaCl là muối chủ yếu gây
ra mặn đất. Đất mặn được định nghĩa là đất có độ dẫn điện EC > 4.0 dS/m. Lúa là
cây trồng mẫn cảm với đất mặn. Khi đất có độ mặn cao gây ra những tác động
khơng thể phục hồi đối với cây như là sự rối loạn q trình đồng hóa ion, làm sai
hỏng chức năng màng tế bào, ức chế quá trình trao đổi chất dẫn tới ức chế sinh
trưởng và giảm năng suất (Ji-Ping et al., 2007).
Ảnh hưởng lớn nhất của mặn là làm giảm năng suất và sản lượng cây

trồng. Mặn tác động tới cây thông qua hai loại stress: stress về áp suất thẩm thấu
(giai đoạn đầu) ở vùng rễ gây ra bởi nồng độ muối cao và stress ion (giai đoạn
sau) gây ngộ độc cho cây. Nồng độ ion Na+ cao làm giảm q trình ra hoa và tính
hữu dục của hoa, bông lúa phát triển kém, hoạt động quang hợp bị ức chế.

8


Các stress phi sinh học khác
Ngập úng cũng là một stress phi sinh học phổ biến. Sự giảm nhanh chóng
tỷ lệ oxy hịa tan trong q trình diễn ra ngập úng kéo theo sự giảm nồng độ oxy
trong tế bào và sự khủng hoảng năng lượng, điều này trở nên nghiêm trọng hơn
khi quá trình quang hợp bị ức chế và ngừng hẳn (Bailey-Serres and Vosenek,
2008). Mặc dù cây lúa là một loại cây trồng có khả năng chịu ngập úng, tuy
nhiên chỉ có một vài giống thể hiện khả năng chịu ngập úng bằng cách vươn dài
lóng (Niroula et al., 2012). Hầu hết sẽ chết sau 14 ngày ngập úng hoàn toàn
(Menguer et al., 2017). Các khu vực trồng lúa nhờ nước trời thường hay xảy ra
ngập úng và dẫn tới giảm năng suất đáng kể. Ngập úng ức chế q trình trao đổi
chất hiếu khí và q trình quang hợp dẫn tới sự suy giảm hàm lượng
carbonhydrate làm cho cây bị chết (Fukao and Bailey-Serres, 2004).
Stress lạnh cũng là một yếu tố phi sinh học của môi trường hạn chế sự
sinh trưởng, năng suất và sự phân bố địa lý của cây trồng, đặc biệt là các vùng ôn
đới và vùng vĩ độ cao, đó cũng là một lý do mà lúa gạo có nguồn gốc từ vùng
nhiệt đới (Cruz et al., 2013; Zhang et al., 2014). Nhiệt độ thấp ảnh hưởng tới sự
sinh trưởng và phát triển của cây lúa ở bất kỳ giai đoạn phát triển nào từ giai
đoạn nảy mầm cho tới quá trình vào chắc của hạt. Trong giai đoạn nảy mầm
nhiệt độ thấp sẽ ức chế và làm giảm tỷ lệ nảy mầm (Cruz et al., 2013) dẫn tới
giảm năng suất tới 25% và tạo điều kiện cho cỏ dại phát triển (Fujino et al.,
2004). Ở giai sinh trưởng sinh dưỡng stress lạnh gây ảnh hưởng nghiệm trọng tới
sự phát triển cây con dẫn tới vàng lá, ngừng sinh trưởng và giảm đẻ nhánh (Cruz

et al., 2013). Ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực, stress lạnh ảnh hưởng tới chất
lượng hạt và quá trình vào chắc của hạt dẫn tới giảm năng suất (Jena et al., 2012;
Cruz et al., 2014; Zhang et al., 2014).
2.2.2. Vai trò của bộ rễ lúa đối với khả năng chống chịu hạn
Các tính trạng của bộ rễ được chứng minh là rất quan trọng đối với việc
tăng năng suất lúa dưới điều kiện hạn. Cấu trúc và sự phát triển của hệ thống rễ
lúa quyết định phần lớn chức năng của cây trong điều kiện khô hạn. Dưới điều
kiện khô hạn, sự sinh trưởng của bộ rễ lúa vẫn được duy trì trong khi các cơ quan
phía trên như lá, thân bị ức chế sinh trưởng. Sự khác nhau này là do khả năng
điều chỉnh của bộ rễ dưới điều kiện khô hạn, như là, sự thiết lập lại thế năng
nước thông qua thay đổi áp suất thẩm thấu, nới lỏng thành vách tế bào cho phép
bộ rễ phục hồi sinh trưởng dưới điều kiện khô hạn (Pandey and Shukla, 2015).

9


Sự phát triển của hệ thống rễ được điều khiển bởi các đường hướng nội tại
xác định cấu trúc tổng thể của bộ rễ. Tiềm năng di truyền của các tính trạng bộ rễ
có vai trị đối với sự phát triển của bộ rễ và phản ứng với các stress môi trường
(khô hạn, ngập úng, thiếu dinh dưỡng...) và tạo nên tính linh hoạt trong sự phát
triển của bộ rễ (Courtois et al., 2009).
Các tính trạng rễ liên quan tới việc duy trì năng suất cây trồng trong điều
kiện khơ hạn bao gồm đường kính các rễ nhỏ, chiều dài rễ, mật độ các rễ dài sâu
trong lòng đất nơi mà nước sẵn có. Khả năng sinh trưởng của các rễ ăn sâu và
đường kính xylem của các rễ này cũng đóng vai trị trong việc hấp thu nước. Ở
cấp độ toàn cơ thể, khả năng chống chịu hạn liên quan tới tổng sinh khối và kích
thước bộ rễ của cây trong mối tương quan với các bộ phận khác như lá, chồi hay
kích thước của cây. Ở cấp độ cơ quan, sự chống chịu hạn liên quan tới đường
kính rễ (đặc biệt là các rễ nhỏ), chiều dài của các rễ chính, diện tích bề mặt rễ
chính, mật độ mô của rễ. Ở cấp độ mô và tế bào bao gồm đường kính xylem, sự

hoạt động của aquaporin, sự hình thành mơ khí, sự khơi phục các bóng khí thơng
qua áp suất rễ, gỗ của các bó mạch, các lông hút. Ở cấp độ hệ thống cơ quan, sự
phân bố sâu vào trong lòng đất của hệ thống rễ, khả năng phục hồi sinh trưởng
của rễ sau khi đất có nước trở lại, số lượng chóp rễ trên chiều dài của hệ rễ. Nói
tóm lại, các tính trạng với các QTLs và gen liên quan tới khả năng chống chịu
hạn bao gồm: chiều dài rễ, sinh khối rễ, số lượng rễ, tốc độ kéo dài rễ theo trục,
sự phân nhánh rễ, góc rễ, đường kính xylem và hoạt động của kênh vận chuyển
nước aquaporin (Comas et al., 2013).
2.2.3. Vai trò của bộ rễ lúa đối với khả năng chống chịu mặn
Khả năng chống chịu với mặn không phụ thuộc vào một tính trạng đơn lẻ,
do đó, việc hiểu rõ cơ chế chống chịu mặn thì cần phải hiểu được phản ứng của
cây dưới điều kiện stress mặn. Các nghiên cứu về tính chống chịu mặn của
cây trước hết thường đánh giá phản ứng sinh lý của cây dưới điều kiện mặn.
Tác động của stress mặn đối với cây thường thể hiện trước hết thông qua áp
suất thẩm thấu, sau đó nồng độ ion cao gây ra hiện tượng ngộ độc ion. Các
nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng ở mức độ sinh lý lục lạp và ty thể là hai cơ
quan dễ bị tổn thương nhất bởi mặn. Bởi vậy, hàm lượng diệp lục, sự thay đổi
bước sóng diệp lục và tính thấm của màng là những yếu tố cần phải nghiên
cứu rõ ràng dưới sự tác động của mặn để có thể tăng hiệu quả quang hợp của
cây (Ghosh et al., 2016).

10


Các báo cáo cho thấy mặn làm giảm diện tích lá và gây ra những thay đổi
về giải phẫu lá của cả cây lúa in vitro và cây lúa trồng trong nhà lưới. Mặn gây ra
những tác động gây chết đối với mơ tế bào thịt lá và có thể làm giãn mơ thịt lá
ảnh hưởng tới các bó mạch. Những ảnh hưởng gây độc do việc tích lũy ion Na+
có thể được giảm bớt bởi cây thơng qua một số cơ chế sau: (1) cơ chế đào thải
muối, (2) hấp thụ chọn lọc các ion, (3) điều hòa hoạt động tỷ lệ K+/Na+

(Mickelbart et al., 2015).
Những nghiên cứu trên cây mơ hình đã xác định HKT1 (Kênh vận chuyển
K ái lực cao – HIGH-AFFINITY K+ TRANSPORTER 1), SOS1 (SALT
OVERLY SENSITIVE 1) và NHX (Na+/H+ EXCHANGER) là những nhân tố
quan trọng đối với sự cân bằng ion Na+. Các gen HKT1 và SOS1 điều chỉnh
dòng chảy qua màng sinh chất, gen NHX kiểm sốt sự di chuyển ion qua màng
khơng bào vào trong không bào (Hasegawa, 2013; Munns and Tester, 2008;
Schroeder et al., 2013).
+

Hình 2.6. Gen liên quan tới khả năng chống chịu mặn ở lúa
Nguồn: Mickelbart et al., (2015)

11


Gần đây, người ta đã chứng minh được rõ ràng rằng gen HKT1 và các
alen của nó là những nhân tố quyết định đối với việc chống chịu mặn trên đồng
ruộng của các cây ngũ cốc. HKT1;5 là kênh vận chuyển Na+ gắn trên màng sinh
chất, phân phối Na+ từ các mạch xylem rễ tới các tế bào nhu mô liền kề, có thể
tới trung bì (cortex). Sự giảm thiểu việc chứa Na+ trong các mạch xylem làm hạn
chế dòng vận chuyển tới chồi. Có sự khác biệt trong tính chống chịu mặn ở các
cây lúa non là Na+ thường liên kết với một biến thể alen OsHKT1;5. Sự thay thế
4 amino acid ở vùng loop của OsHKT1;5 tạo ra giống kháng mặn tích lũy ít ion
Na+ hơn giống mẫn cảm Koshihikari (Hình 2.6) (Zhong-Hai et al., 2005).
Một vài alen OsHKT1;5 duy trì hiệu quả sự cân bằng K+/Na+ có mang
những biến đổi amino acid đặc thù làm tăng cường vận chuyển K+ vào xylem rễ
hơn so với Na+. Điều này đã làm thay đổi tính ổn định của màng protein hoặc
thay đổi sự phosphoryl hóa. Gen HKT1;5 nằm trong QTL Saltol được lập bản đồ
từ giống lúa cạn Pokkali, là công cụ quan trọng giúp xác định khả năng chịu hạn

ở giai đoạn cây con trên đồng ruộng và sau đó đã được sử dụng trực tiếp cho các
chương trình chọn tạo giống. Việc đánh giá hệ thống các dạng alen của gen
OsHKT1;5 và nồng độ Na+, K+ ở trong mô chỉ ra rằng gen OsHKT1;5 vẫn chưa
được xác định chức năng di truyền trong việc làm giảm sự gây hại bởi ion Na+ ở
cây con của Oryza sativa và Oryza glaberrima (Mickelbart et al., 2015).
2.3. MẠNG LƯỚI GEN LIÊN QUAN TỚI SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT
TRIỂN BỘ RỄ LÚA
Auxin nội sinh là hormone quan trọng đối với sự phát triển bộ rễ lúa nói
riêng và với cây trồng nói chung. Xử lý auxin ngoại sinh cảm ứng sự phát sinh rễ
phụ và rễ bên. Có nhiều gen liên quan tới đường truyền tín hiệu auxin có vai trị
đối với quá trình hình thành và phát triển của bộ rễ (Hình 2.7). Sự tích lũy và vận
chuyển auxin ở trong cây được thực hiện bởi protein thuộc họ PIN, trong đó
PIN1 được kích hoạt nhờ gen CRL4 (OsGNOM1). CRL4 tham gia vào q trình
điều hịa và duy trì một gradient auxin thích hợp ở phần gốc thân của cây, rất cần
thiết cho quá trình hình thành rễ phụ ở cây lúa (Kitomi et al., 2008). Gen
OsGNOM1 tương đồng với gen GNOM1 ở cây Arabidopsis liên quan tới việc
điều hòa protein PIN1 trong việc vận chuyển auxin phân cực là tín hiệu cho sự
phân chia bất đối xứng của các tế bào nhu mô đối với sự phát triển của mô phân
sinh rễ phụ (Geldner et al.,2003; Liu et al., 2009; Richter et al., 2010).

12


Hình 2.7. Đường truyền tín hiệu auxin cho sự phát sinh rễ phụ ở cây lúa
Nguồn: Wachsman et al., (2015)

Trên cây lúa, hoạt động truyền tín hiệu auxin tới các gen cảm ứng auxin
được kiểm soát bởi sự tương tác giữa hai họ protein là AUX/IAA (Auxin/Indole3-acetic Acid) và ARF (yếu tố phiên mã cảm ứng auxin) (Liscum and Reed,
2002). Khi nồng độ auxin nội sinh dưới ngưỡng cho phép thì các protein
AUX/IAA sẽ liên kết với các gen ARF, gây ức chế sự biểu hiện của các gen này.

Ngược lại, khi nồng độ auxin cao hơn, tín hiệu auxin làm phân hủy protein
AUX/IAA, giúp hoạt hóa gen sinh tổng hợp protein ARF (Gray et al., 2001;
Tiwari et al., 2001; Zenser et al., 2001).
Các protein ARF hoạt động như là yếu tố hoạt hóa q trình phiên mã
trong đường truyền tín hiệu auxin, bám vào vùng cảm ứng auxin (auxin-response
element) trên promoter của các gen cảm ứng auxin, giúp kích hoạt biểu hiện của
các gen này trong mạng lưới gen điều hịa tham gia vào sự hình thành rễ phụ và
rễ bên ở cây lúa (Hagen and Guilfoyle, 2002; Inukai et al., 2005). Người ta cũng
đã phát hiện được 31 gen tương đồng mã hóa họ protein AUX/IAA ở trên cây lúa
(Jain et al., 2005).

13