1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

ĐIỀU CHỈNH PHẢN ỨNG HẠN CỦA ĐẬU TƯƠNG BẰNG CÁCH XỬ LÝ MEPIQUAT CHLORIDE - Full 10 điểm

22 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Điều Chỉnh Phản Ứng Hạn Của Đậu Tương Bằng Cách Xử Lý Mepiquat Chloride
Tác giả Xiyue Wang, Xinyu Zhou, Zhipeng Qu, Chao Yan, Chunmei Ma, Jun Liu, Shoukun Dong
Người hướng dẫn Võ Như Cầm
Trường học Cao đẳng Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Đông Bắc
Chuyên ngành Nông nghiệp
Thể loại bài báo
Thành phố Cáp Nhĩ Tân
Định dạng
Số trang 22
Dung lượng 1,32 MB

Nội dung

ĐIỀ U CH Ỉ NH PH Ả N Ứ NG H Ạ N C ỦA ĐẬU TƯƠNG B Ằ NG CÁCH X Ử LÝ MEPIQUAT CHLORIDE Xiyue Wang 1 , Xinyu Zhou 1 , Zhipeng Qu 1 , Chao Yan 1 , Chunmei Ma 1 , Jun Liu 2 và Shoukun Dong 1 Võ Như Cầ m biên d ị ch 1 Cao đẳ ng Nông nghi ệp, Đạ i h ọ c Nông nghi ệp Đông Bắc, Cáp Nhĩ Tân, T rung Qu ố c 2 Phòng thí nghi ệ m H ệ gen ch ức năng và Tin sinh họ c, Vi ệ n Khoa h ọ c Cây tr ồ ng, Vi ệ n Khoa h ọ c Nông nghi ệ p Trung Qu ố c, B ắ c Kinh, Trung Qu ố c Gi ớ i thi ệ u: Đậu tương là cây trồ ng quan tr ọ ng nh ấ t trên th ế gi ớ i và h ạ n hán có th ể ả nh hưởng đế n s ự phát tri ể n c ủ a chúng và cu ối cùng là năng suấ t Ứ ng d ụ ng mepiquat chloride (MC) qua lá có kh ả năng làm giả m b ớ t thi ệ t h ạ i do h ạ n hán gây ra ở th ự c v ậ t; tuy nhiên, cơ chế điều hòa MC đố i v ớ i ph ả n ứ ng h ạ n hán c ủa cây đậu tương vẫn chưa đượ c nghiên c ứ u Phương pháp: Nghiên c ứ u này kh ảo sát cơ chế điề u hòa ứ ng phó v ớ i khô h ạ n c ủ a cây đậu tương bằ ng mepiquat chloride ở hai gi ống đậu tương Heinong 65 (HN65) m ẫ n c ả m và Heinong44 (HN44) ch ị u h ạ n, theo ba k ị ch b ả n x ử lý, bình thườ ng, khô h ạ n và khô h ạ n + Điề u ki ệ n MC K ế t qu ả và th ả o lu ậ n: MC thúc đẩy tích lũy chấ t khô khi b ị h ạ n hán, gi ả m chi ề u cao cây, gi ả m ho ạt độ ng c ủ a enzyme ch ố ng oxy hóa và gi ảm đáng kể hàm lượ ng malondialdehyd Quá trình thu nh ậ n ánh sáng, h ệ th ố ng ả nh I và II b ị ứ c ch ế ; tuy nhiên, s ự tích lũy và điề u hòa l ạ i m ộ t s ố axit amin và flavonoid c ủa MC đã đượ c quan sát Phân tích k ế t h ợp đa omics cho thấ y quá trình chuy ể n hóa axit 2-oxocarboxylic và quá trình sinh t ổ ng h ợ p isoflavone là nh ữ ng quá trình c ốt lõi mà MC điề u ch ỉ nh ph ả n ứ ng h ạ n hán ở đậu tương Cá c gen ứ ng c ử viên như LOC100816177 , SOMT-2 , LOC100784120 , LOC100797504 , LOC100794610 và LOC100819853 được xác đị nh là r ấ t quan tr ọng đố i v ớ i tính kháng h ạ n c ủa đậu tương Cuố i cùng, m ột mô hình đã đượ c xây d ựng để mô t ả m ộ t cách có h ệ th ống cơ chế điề u ti ế t c ủ a ứ ng d ụng MC trên cây đậu tương khi bị khô h ạ n Nghiên c ứ u này l ấp đầ y kho ả ng tr ố ng nghiên c ứ u c ủa MC trong lĩnh vự c kháng b ệ nh đậu tương 1 GI Ớ I THI Ệ U Đậu tương ( Glycine max ) là m ộ t trong nh ữ ng cây tr ồ ng quan tr ọ ng nh ấ t hi ện đang đượ c tr ồng, cũng l à nguyên li ệu thô chính để s ả n xu ấ t d ầ u th ự c v ậ t và protein (Liu và cs, 2020) Đậu tương ch ứ a nhi ề u ch ấ t hóa h ọ c th ự c v ậ t, bao g ồ m các h ợ p ch ấ t phenolic và isoflavone Ngoài ra, chúng đượ c coi là m ộ t lo ạ i th ự c ph ẩ m truy ề n th ố ng t ố t cho s ứ c kh ỏ e nh ờ giá tr ị dinh dưỡng cao (Wang và Komatsu, 2017) Hơn nữ a, chúng r ấ t quan tr ọ ng trong s ả n xu ấ t th ức ăn chăn nuôi (Tyczewska và cs , 2016) Năng suấ t và s ản lượng đậ u tương toàn cầ u trên m ỗi ha đã tăng liên tụ c trong th ế k ỷ qua nh ờ nh ữ ng ti ế n b ộ trong canh tác nông nghi ệ p và gi ố ng cây tr ồ ng phù h ợ p v ới các vĩ độ khác nhau (Ainsworth và cs, 2012) Tuy nhiên, v ẫ n còn nhi ề u ph ạm vi để c ả i thi ệ n vi ệ c ch ọ n gi ống đậu tương để tăng năng suấ t c ủa chúng Cho đế n nay, lai t ạ o và ch ọ n gi ố ng phân t ử đã đượ c ti ế n hành như mộ t ph ầ n c ủ a ch ọ n gi ống đậu tương (Cao và cs, 2022) Tuy nhiên, m ộ t s ố y ế u t ố môi trườ ng nh ất đị nh, ch ẳ ng h ạn như hạ n hán, nhi ễ m m ặ n và nhi ệt độ c ực cao, đã đượ c phát hi ệ n là h ạ n ch ế nghiêm tr ọ ng s ự lây lan c ủ a th ự c v ậ t, ảnh hưởng đế n s ự tăng trưở ng và phát tri ể n, đồ ng th ờ i làm gi ả m s ản lượ ng cây tr ồ ng (Zhang và cs, 2022) H ạ n hán là m ộ t trong nh ững căng thẳ ng phi sinh h ọc chính ngăn cả n s ự phát tri ển và năng su ấ t c ủ a cây tr ồ ng và gây nguy hi ể m cho tính b ề n v ữ ng c ủ a s ả n xu ấ t cây tr ồ ng Nó c ả n tr ở s ự phát tri ể n c ủ a th ự c v ậ t b ằng cách làm gián đoạ n dòng ch ả y c ủa nướ c và gi ả m lượng nướ c cung c ấ p (Dubey và cs , 2021) Đáng chú ý, ở c ấp độ t ế bào và sinh v ậ t, th ự c v ật đã phát triể n các ph ả n ứng sinh lý và sinh hóa đố i v ớ i h ạ n hán (Razi và Muneer, 2021) Cây b ị h ạ n hán có lá vàng và quăn hoặ c héo Ngoài ra, h ạ n hán ảnh hưởng đế n hình thái c ủ a r ễ , d ẫn đế n gi ả m chi ề u dài, di ện tích và đườ ng kính c ủ a r ễ (Bashir và cs, 2019) Theo lý thuy ế t sinh lý h ọ c, h ạn hán làm tăng khả năng chố ng oxy hóa, ho ạt độ ng c ủ a enzyme ch ố ng oxy hóa và tích lũy chất điề u ch ỉ nh th ẩ m th ấ u trong th ự c v ậ t (Wang và cs , 2022a) Hơn nữ a, kích thích t ố th ự c v ậ t ảnh hưởng đáng kể đế n ph ả n ứ ng c ủ a th ự c v ậ t đố i v ớ i áp l ự c h ạ n hán Ví d ụ , áp l ự c h ạ n hán d ẫn đế n s ự tích t ụ thườ ng xuyên c ủ a axit abscisic (ABA) (Waadt và cs, 2022) Ngoài ra, khô h ạ n có th ể gây h ạ i cho kh ả năng tổ ng h ợ p oxy c ủ a th ự c v ật, điể n hình là làm gi ả m kh ả năng quang hợp và đặ c tính hu ỳ nh quang c ủ a ch ấ t di ệ p l ụ c (Yang và cs, 2019) Các nghiên c ứ u v ề h ạn hán đã tiến xa hơn m ức độ sinh lý h ọ c và hi ệ n bao g ồ m vi ệ c ki ể m tra k ỹ lưỡng các cơ chế phân t ử Trong nghiên c ứu trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã phát hiệ n ra m ộ t h ệ th ố ng ch ố ng h ạ n t ậ p trung vào con đường đường phân, chu trình axit tricarboxylic (TCA) và con đườ ng pentose phosphate, cũng như các gen ứ ng c ử viên ti ềm năng cho kh ả năng chố ng h ạ n (Wang và cs, 2022b) Hi ểu được cơ chế c ủ a h ạ n hán có th ể cho phép các nhà nghiên c ứ u c ả i thi ệ n kh ả năng chố ng h ạ n c ủ a th ự c v ậ t b ằ ng cách s ử d ụ ng các k ỹ thu ậ t nh ất đị nh, bao g ồ m công ngh ệ ch ỉ nh s ử a gen và lai t ạ o Tuy nhiên, vi ệ c ch ọ n gi ố ng có s ức đề kháng cao thường đòi hỏ i th ờ i gian dài và t ố n kém Hi ệ n t ạ i, m ộ t s ố hóa ch ấ t ngo ạ i sinh, ch ẳ ng h ạn như melatonin, thường đượ c s ử d ụng để tăng cườ ng s ự phát tri ể n c ủ a cây tr ồ ng và kh ả năng chố ng ch ịu căng t h ẳ ng (Tiwari và cs, 2021) Mepiquat chloride (MC), m ộ t ch ấ t ứ c ch ế tăng trưở ng th ự c v ậ t n ội sinh, thườ ng đượ c s ử d ụ ng trong bông v ả i Vi ệ c làm ch ậ m ho ạt độ ng c ủ a gibberellin (GA) liên quan đế n s ự kéo dài t ế bào s ẽ ngăn chặ n vi ệ c kích ho ạt các đườ ng truy ề n tín hi ệ u, ứ c ch ế s ự phát tri ển sinh dưỡ ng và phá v ỡ cân b ằ ng n ộ i môi GA b ằ ng cách kích ho ạt các gen đặ c hi ệ u t ạ i v ị trí, cu ố i cùng d ẫn đế n cây lùn (Tung và cs, 2020) Ngoài ra, nghiên c ứu trướ c đây của chúng tôi đã chứ ng minh r ằng MC ngăn chặ n s ự phát tri ể n c ủa đậu tương bằ ng cách ngăn chặ n vi ệ c s ả n xu ấ t GA, zeatin, brassinolide và các hormone th ự c v ậ t khác, cũng như các gen liên quan đế n quá trình xây d ự ng và truy ề n tín hi ệ u c ủ a thành t ế bào; hơn nữ a, chúng tôi phát hi ệ n ra r ằ ng MC có th ể ch ịu đượ c h ạ n hán Vi ệ c s ử d ụ ng MC trong các trườ ng h ợp nước điể n hình d ẫn đế n s ự tích t ụ m ột lượng đáng kể flavonoid và tăng lượ ng ABA ở m ức độ n ộ i ti ế t t ố (Wang và cs, 2022c) Ngoài ra, m ộ t s ố nghiên c ứ u ti ế t l ộ r ằ ng MC c ả i thi ệ n kh ả năng chố ng l ại căng thẳ ng Ví d ụ , Liu và cs (2018) phát hi ệ n ra r ằ ng vi ệ c s ử d ụ ng MC có th ể c ả i thi ệ n ch ức năng trao đổ i ch ấ t sinh lý c ủ a th ự c v ậ t b ằng cách tăng hàm lượ ng ch ấ t di ệ p l ục và protein hòa tan trong lá hướng dương, tăng tích lũy axit amin tự do, gi ả m s ả n xu ấ t malondialdehyd (MDA) và tăng cườ ng ho ạt độ ng c ủ a catalase (CAT), men b ả o v ệ peroxidase (POD) và superoxide dismutase (SOD) Luo và cs (2010) đã chứ ng minh r ằ ng x ử lý MC điề u ch ỉnh đáng kể kh ả năng chị u l ạ nh và tăng trưở ng c ủ a ớ t ng ọ t, b ằ ng ch ứ ng là s ự gia tăng hoạt độ ng SOD và CAT, tăng các hợ p ch ất điề u ch ỉ nh th ẩ m th ấu như proline và đường hòa tan trong lá, và tích lũy thêm ABA, làm gi ả m thi ệ t h ạ i do ứ ng su ấ t nhi ệt độ th ấp gây ra Tuy nhiên, cơ chế phân t ử ti ềm năng c ủ a vi ệc điề u ch ỉ nh MC đố i v ớ i ph ả n ứ ng h ạ n hán c ủa đậu tương v ẫn chưa đượ c bi ế t Trong nghiên c ứu này, tác độ ng c ủa MC đố i v ớ i s ự tăng trưở ng và sinh lý c ủa cây đậ u tương khi bị khô h ạn đã đượ c báo cáo m ộ t cách có h ệ th ố ng b ằ ng cách áp d ụ ng MC cho lá và mô ph ỏ ng h ạ n hán b ằ ng Polyethylene Glycol (PEG- 6000) Cơ chế phân t ử c ủ a MC điề u ch ỉ nh ph ả n ứ ng c ủa đậu tương đố i v ớ i h ạn hán đã được phân tích sâu hơn, giúp lấ p đầ y kho ả ng tr ố ng nghiên c ứ u c ủa MC trong lĩnh vự c ch ố ng ch ịu căng thẳ ng c ủa đậ u tương và đặ t n ề n t ả ng cho vi ệc thúc đẩ y MC trong s ả n xu ất đậu tương 2 V Ậ T LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2 1 V ậ t li ệ u thí nghi ệ m và thi ế t k ế thí nghi ệ m Hai gi ố ng Heinong 65 (HN65) nh ạ y c ả m và Heinong 44 (HN44) ch ị u h ạn đượ c ch ọ n làm v ậ t li ệ u thí nghi ệ m vì kh ả năng chị u h ạ n khác bi ệ t ở giai đoạ n cây con (Wang và cs, 2022d) Phương pháp canh tác trên cát đượ c s ử d ụ ng cho thí nghi ệ m Tám h ạt đượ c gieo m ỗ i ch ậ u và t ỉa thưa thành ba cây con mỗ i ch ậ u khi lá th ậ t phát tri ển đầy đủ Chúng đượ c tướ i m ộ t l ầ n m ỗ i ngày b ằng nướ c c ất (500mL) cho đế n khi lá th ậ t phát tri ển đầy đủ , và sau đó bằ ng dung d ịch dinh dưỡ ng Hoagland (500mL) m ộ t l ầ n m ỗi ngày cho đế n khi lá th ậ t n ở ra hoàn toàn Các nghi ệ m th ức sau đây đượ c áp d ụ ng khi đậu tương đạt đế n giai đoạ n cây con (V3): Nghi ệ m th ức 1 (điề u ki ện bình thường), điề u ki ện nước bình thườ ng đượ c duy trì b ằ ng cách b ổ sung 500mL dung d ịch dinh dưỡ ng Hoagland hàng ngày Nghi ệ m th ứ c 2 (h ạn hán), điề u ki ện nước bình thường được duy trì trong 3 ngày đầ u tiên, và nghi ệ m th ứ c h ạn hán đượ c áp d ụng sau đó Dung dịch dinh dưỡ ng Hoagland (500mL) ch ứ a 15% PEG- 6000 đượ c s ử d ụ ng m ộ t l ầ n m ỗ i ngày trong 4 ngày ti ế p theo Nghi ệ m th ứ c 3 (h ạ n + MC): Dung d ịch MC (100 mg/L) phun đều lên các lá cho đến khi lá ướ t hoàn toàn nhưng không nhỏ gi ọt Điề u ki ện nước bình thường đượ c duy trì trong 3 ngày đầu tiên Sau đó, một phương pháp x ử lý căng thẳ ng h ạn hán đã đượ c áp d ụ ng, và trong 4 ngày ti ế p theo, 500mL dung d ịch dinh dưỡ ng ch ứ a 15% PEG- 6000 đượ c s ử d ụ ng m ỗ i ngày m ộ t l ầ n T ấ t c ả các phương pháp x ử lý sau đó đã đượ c l ấ y m ẫu và đo lường Để đả m b ảo đủ v ậ t li ệ u thí nghi ệ m, m ỗ i nghi ệ m th ứ c gi ữ l ạ i 30 ch ậu, duy trì hơn ba lầ n l ặ p l ạ i sinh h ọ c (bao g ồ m c ả phép đo hình thái và sinh lý) Để hi ểu được quy đị nh v ề h ạ n hán c ủ a MC ở c ấp độ phân t ử , phân tích phiên mã và chuy ển hóa đượ c th ự c hi ệ n trong các nghi ệ m th ứ c 2 và 3, bao g ồ m hai nhóm, HN44 h ạ n so v ớ i HN44 h ạ n + MC và HN65 h ạ n so v ớ i HN65 h ạ n + MC (Sau đây gọi là Nhóm HN44 và Nhóm HN65, tương ứ ng) 2 2 Xác đị nh các ch ỉ tiêu hình thái, sinh lý Chi ều cao cây được đo bằng thước mét Đố i v ớ i tr ọng lượ ng khô c ủa lá và thân, cây đượ c c ắ t ở v ế t s ẹ o c ủ a lá m ầm, lá và thân đượ c tách th ủ công và cho vào phong bì gi ấy, sau đó phong bì này được niêm phong Chúng đượ c s ấ y khô trong lò ở 65°C trong 3 ngày và đượ c cân b ằ ng cân Phương pháp axit thiobarbituric đượ c s ử d ụng để xác đị nh n ồng độ MDA Hàm lượ ng pro line được xác đị nh b ằ ng k ỹ thu ậ t axit indenetrione-sulfosalicylic K ỹ thu ậ t nitroblue tetrazolium (NBT) đượ c s ử d ụng để đo hoạt động SOD và guaiacol đượ c s ử d ụng để đo ho ạt độ ng POD Nh ữ ng k ỹ thu ật này đượ c trình bày chi ti ế t trong nghiên c ứu trước đây c ủ a chúng tôi (Dong và cs , 2019) Excel (Microsoft 365MSO) đã đượ c s ử d ụng để v ẽ bi ểu đồ thanh Hàm lượ ng ch ấ t di ệ p l ục tương đối được xác đị nh b ằ ng MultispeQV2 0 2 3 Phương pháp thí nghiệ m phiên mã và chuy ể n hóa T ổ ng c ộng có 12 thư việ n DNA b ổ sung (cDNA) đã đượ c xây d ự ng (bao g ồ m ba l ầ n l ặ p l ạ i nghi ệ m th ứ c 2 và 3) Các thư viện cDNA đã đượ c gi ả i trình t ự trên n ề n t ả ng gi ả i trình t ự Illumina D ữ li ệ u g ốc đượ c l ọ c b ằng fastp 0 19 3 HISAT v2 1 0 đã tạ o m ộ t ch ỉ m ụ c và căn chỉ nh các l ần đọ c s ạ ch theo b ộ gen tham chi ếu DESeq2 v1 22 1 đượ c s ử d ụng để ti ế n hành phân tích bi ể u th ứ c khác bi ệ t gi ữ a hai nhóm và k ỹ thu ậ t Stewamini & Hochberg đượ c áp d ụng để điề u ch ỉ nh giá tr ị P Đố i v ớ i bi ể u th ứ c chênh l ệch đáng kể , giá tr ị P đượ c điề u ch ỉ nh và |log2 thay đổi| đã đượ c s ử d ụng làm tiêu chí |log2 thay đổi| ≥ 1 và FDR

Ngày đăng: 27/02/2024, 21:26

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w