Đặc điểm của các gen CXE của cây dứa và biểu hiện tính trạng mùi thơm khi trái dứa chín

 Đặc điểm của các gen CXE của cây dứa và biểu hiện tính trạng mùi thơm khi trái dứa chín

Nguồn: Wenxin Xu, Tangxiu Li, Jing Wu, You Wang, Junting Feng, Aiping Luan, Okandze Poho Pérol Carzorel, Shuqiang He, Junhu He, Chengjie Chen, Wuqiang Ma. 2025. Characterization of CXE genes in pineapple and their aroma-related expression during fruit ripening. Front Plant Science; 2025 Dec 8:16:1733743. doi: 10.3389/fpls.2025.1733743.

Carboxylesterases (CXEs) là enzymes thủy phân có tính chất ester gắn liền với sự phân hủy các ester dễ bay hơi và phóng thích mùi thơm đặc trưng của trái dứa. Dứa có mùi thơm mạnh và giàu ester, tuy nhiên, họ gen CXE của nó vẫn chưa được định tính. Các tác giả đã thực hiện nhận dạng toàn hệ gen và tiến hành phân tích họ gen CXE của cây dứa, và họ tìm thấy 20 thành viên, xác định AcCXE4 và AcCXE7 là hai regulators tiêu cực chủ yếu trong tiến trình tích lũy chất gây mùi thơm và là những ứng cử viên xuất sắc phục vụ lai tạo giống dứa có mùi thơm. So sánh di truyền huyết thống (phylogenetics) họ gen CXEs của cây mô hình Arabidopsis, cà chua, dâu tây, lê Nanguo, và đào; người ta chia ra thành 5 clades di truyền, trong đó, AcCXE4 cùng nhóm với PuCXE15, một gen quy định mùi thơm của cây lê Nanguo, trong khi, gen AcCXE7 cùng nhóm với gen SlCXE1 của cà chua và AcCXE3 cùng nhóm với gen MdCXE1 của cây táo, như vậy, các nhóm gen đó đều có tham gia vào quá trình chuyển hóa ester của cây dứa và các gen đó là những contributors có khả năng làm ra tính trạng mùi thơm của trái. Mặc dù AcCXE13 và AcCXE20 biểu hiện kiến trúc và trình tự gen có tính bảo thủ, nhưng các đoạn exon của chúng và kiến trúc “motif” protein khác biệtvới gen khác AcCXEs, ngụ ý có sự chuyên môn hóa chức năng. Kết quả genomics chức năng chỉ ra rằng họ gen này phát triển trong cây dứa chủ yếu nhờ tự tái bản có tính chất “tandem” (song song) và tự tái bản có tính chất đạn phân tử lớn (large segmental duplication). Tích hợp phổ biểu hiện “cis-regulatory element”, kết quả phân tích transcriptome, kết quả minh chứng qua thử nghiệm, tác giả tìm thấy ấu hết các gen AcCXEs đều có phản ứng với ánh sáng và hormones (bao gồm lộ trình jasmonate) và các tín hiệu stress phi sinh học. Nhiều gen AcCXE cho thấy sự giảm mức độ biểu hiện gen tùy theo giống, tùy theo mô, và tùy theo giai đoạn phát triển, như vậy, có tương quan nghịch giữa các chất tính tụ chất gây mùi thơm; gen AcCXE4 và AcCXE7 hiển thị sự phối hợp mạnh nhất với hình thành mùi thơm của cây dứa. Tóm lại, kết quả nghiên cứu xác định được một cách hệ thống họ gen CXE của cây dứa và nhấn mạnh mục tiêu ưu tiên để ứng dụng cải tiến phân tử của tính trạng mùi thơm cây dứa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41439177/

 

Hình Quan hệ di truyền huyết thống có tính chất “maximum-likelihood” của họ protein CXE từ 6 loài. 

(A) Quan hệ huyết thống di truyền của họ gen CXE của 6 loài, chia thành 5 clades. 

(B) Species tree của 6 taxa theo phần mềm TimeTree. 

(C–D) Thành phần tỷ lệ của CXE clades trong từng loài. Ananas comosus (sao đò), Arabidopsis thaliana (tam giác vàng), Pyrus ussuriensis (khối vuông đỏ), Prunus persica (vòng tròng xanh blue), Solanum lycopersicum (tam giác xanh blue), Malus domestica (vòng tròn đỏ).