AcMYB266, một regulator chủ lực của tính trạng màu sắc vỏ trái dứa: tình huống “chức năng phụ” của gen lặp đoạn có tính chất luân phiên

 AcMYB266, một regulator chủ lực của tính trạng màu sắc vỏ trái dứa: tình huống “chức năng phụ” của gen lặp đoạn có tính chất luân phiên

Nguồn: Wei Zhang, Jing Wu, Junhu He, Chaoyang Liu, Wen Yi, Jingyao Xie, Ya Wu, Tao Xie, Jun Ma, Ziqin Zhong, Mingzhe Yang, Chengjie Chen, Aiping Luan2, and Yehua He. 2024. AcMYB266, a key regulator of the red coloration in pineapple peel: a case of subfunctionalization in tandem duplicated genes. Horticulture Research; 2024, 11: uhae116; https://doi.org/10.1093/hr/uhae116

 

Vỏ trái dứa màu đỏ là một tính trạng hấp dẫn xét theo mục tiêu chọn tạo giống dứa mới. Quá nhiều mẫu giống dứa có tính trạng màu vỏ trái khác biệt nhau hiện hữu trong thực tiễn; tuy nhiên, cơ chế phân tử chính xác liên quan đến nội dung này chưa được người ta biết rõ, cái gì cản trỡ quá trình cải tiến giống dứa từ nội dung kết hợp dứa chất lượng cao có vỏ trái màu đỏ. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành định tính một yếu tố phiên mã (TF) có tên AcMYB266, proytein này ưu tiên biểu hiện trên vỏ trái dứa và điều tiết tích cực sự tích tụ anthocyanin. Các loài cây chuyển gen (transgenic) như dứa, Arabidopsis, thuốc lá biểu hiện mạnh mẽ AcMYB266 đều có hàm lượng anthocyanin tích tụ đáng kể. Trái lại, loài transient làm câm gen đích dẫn đến kết quả giảm nghiêm trọng hàm lượng anthocyanin đặc biệt trong “red bracts” của cây dứa (lá bắc màu đỏ). Theo kết quả nghiên cứu sâu hơn, biến thể của chuỗi trình tự AcMYB266 tại vị trí promoter, thay vì vùng mang mật mã di truyền (ORF) hầu như đóng góp rất lớn vào sự khác biệt  của màu đỏ trên vỏ trái  của 3 giống dứa trồng điển hình. Bên cạnh đó, người ta tìm thấy AcMYB266 định vị tại vùng “gene cluster” tập họp 4 gen MYBs chỉ dành riêng và có tính bảo tồn cho các loài của chi Ananas. Trong gene cluster như vậy, mỗi gen đều biểu thị chức năng điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin ở các mô khác nhau trong cây dứa, minh họa một trường hợp hết sức thú vị về chức năng phụ của gen với thuật ngữ “gene subfunctionalization” sau mỗi lần lặp đoạn tuần tự (tandem duplication). Người ta đã định tính được AcMYB266 là mộ regulator củ yếu của vỏ trái dứa màu đỏ  và xác định được “MYB cluster” mà thành viên của chùm gen nàycó chức năng phụ để điều tiết một cách linh hoạt màu đỏ của nhiều mô dứa khác nhau. Nghiên cứu này sẽ hỗ trợ cho việc xây dự luận điểm về cơ chế chọn tạo giống dứa có vỏ trái màu đỏ va cung cấp một trường hợp vô cùng thú vị về chức năng phụ của gen trong cây trồng.

 

Xem https://academic.oup.com/hr/article/11/6/uhae116/7658420?login=false

 

Hình: AcMYB266 ưu tiên biểu hiện ở vỏ trái dứa. (A) Biểu hiện từng phần của yếu tố phiên mã 89 R2R3–MYB tại các mô dứa khác nhau. Giá trị FPKM của gen theo thang điểm từ 0 đến 1. Màu đỏ biểu trưng cho mức độ thể hiện gen cao. (B) RT–qPCR minh chứng cho sự biệu hiện gen AcMYB266 tại các mô khác nhau. Sai số biểu thị bằng thanh ngang (tính theo độ lệch chuẩn) lấy từ số liệu 3 lần nhắc lại. Khác biệt có ý nghĩa (P < 0.05, t-test) biểu hiện bằng chữ trên mỗi cột. (C) “Bubble plot: cho thấy mức độ biểu hiện gen AcMYB266 tại các mô khác nhau của ‘SW’. Vòng tròn có kích thước lớn hơn chỉ ra mức độ biểu hiện cao hơn khi các dấu chéo nằm trong vòng tròn chỉ ra mức độ biểu hiện không thể tìm thấy.