Bản đồ GWAS chỉ ra vị trí “DNase I hypersensitive sites” trên lá cây dứa

 Bản đồ GWAS chỉ ra vị trí “DNase I hypersensitive sites” trên lá cây dứa

Nguồn:Kai Ouyang, Qifu Liang, Li Miao, Zhiliang Zhang, Zhanjie Li. 2023. Genome-wide mapping of DNase I hypersensitive sites in pineapple leaves. Front Genet.; 2023 Jul 4; 14:1086554. doi: 10.3389/fgene.2023.1086554. 

 

Cây dứa [Ananas comosus (L.) Merr.] là loài cây trồng quan trọng có giá trị kinh tế nhất, sở hữu hệ thống quang hợp theo chu trình CAM (crassulacean acid metabolism) mà chu trình này có đặc điểm tăng hiệu quả sử dụng nước cao hơn bởi kiểm soát được sự đóng mở khí khổng cả ngày lẫn đêm.

 

Người ta muốn cung cấp luận điểm mới về cách điều tiết lá dứa chết như thế nào (diel regulatory landscape in pineapple leaves). Các tác giả tiến hành phương pháp lập bản đồ “genome-wide mapping” tại điểm nhạy cảm của  DNase I (DHSs) của lá dứa vào ban ngày,  lúc 2:00 pm và ban đêm lúc 10:00 pm, thông qua phương pháp giản đơn  chạy DNase-seq.

 

Kết quả cho thấy, có 33340 đến 28753 điểm nhạy cảm DHSs được tìm thấy ở mô đầu lá xanh, và 29597 đến 40068 được xác định ở mô đáy lá màu trắng tại thời điểm 2 giờ và 10 giờ, theo thứ tự. Quan sát cho thấy đa số các gen của cây dứa chiếm ít hơn hai điểm nhạt cảm DHSs với độ dài phân tử ngắn hơn 1 kb, và promotor DHSs biểu hiện promoter xa (proximal) có xu hướng gắn với vị trí bắt đầu phiên mã TSS (transcription start site) (có >77% promotor DHSs có kích thước 1 kb). Hơn nữa, nhiều điểm nhạy cảm “intergenic DHSs” có tính đồng nhất xung quanh các yếu tố phiên mã hoặc co-regulators phiên mã (TFs/TCs) nhiều hơn các gen có chức năng khác, điều ấy chỉ ra rằng có những bối cảnh điều tiết rất phức tạp diễn ra (complex regulatory contexts) xung quanh TFs/TCs. Kết quả phân tích mô có nhiều điểm nhạy cảm ưa thích (DHSs) và gen tương ứng, có 839 và 888 gen thay đổi thích hợp tại đỉnh l1a xanh vào lúa 2 giờ và 10 giờ. (AcG2 và AcG10). Hơn nữa, AcG2-specific, AcG10-specific và DHSs tiếp cận phổ quát được phân tích từ các điểm nhạy cảm (DHSs) ưa thích trong quang hợp chu trình CAM. Các hệ thống điều tiết ấy cho thấy được những điều tiết mang tính chất cơ học (dynamic regulations) với các nguyên tố mang tính chất “multiple cis-regulatory elements” diễn ra đối với các gen biểu hiện có điều kiện (preferentially expressed genes) trong mô quang hợp. Đáng chú ý là, những binding motifs của nhiều phân tử TFs có tính chất theo chu trình đều được xác định trong những DHSs này của những gen chủ chốt (CAM genes), làm nên một điều tiết có tính chất đồng hồ sinh học (circadian regulation) trong chu trình CAM kết hợp trong biểu hiện ban đêm.

 

Kết quả này cung cấp cho chúng ta một bức tranh điều tiết của chromatin trong lá dứa trong ban ngày và ban đêm. Kết quả sẽ cung cấp thông tin quan trọng hỗ trợ việc giả mã đồng hồ sinh học điều tiết ra làm sao trong chu trình quang hợp CAM.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37470036/

 

Sự phân bố trong toàn hệ gen của những DHSs và chú thích di truyền tại những điểm ấy. 

 

(A). Các phần của lá dứa. Vùng quang hợp (đỉnh màu xanh) và vùng không quang hợp (gốc lá màu trắng). 

 

(B). Sự phân bố trên hệ gen của DHSs trên 25 nhiễm sắc thể. Vòng tròn tượng trưng cho nhiễm sắc thể, mật độ gen và sự phong phú của các điểm nhạy cảm DHS trong 4 mô lá dứa (vàng cam là AcW10, xanh dương là AcW2, xanh lá cây là AcG10, màu tím là AcG2). 

 

(C). Sự phân bố của DHSs tương ứng với vùng khác nhau mang gen. 

 

(D). Phân bố các gen có số điểm nhạy cảm khác nhau DHSs trên 4 mô lá dứa. 

 

(E). Phân bố các gen có chiều dài điểm DHSs trên 4 mô lá dứa.