Tại Nhật Bản, Giáo sư Taku Demura (trưởng nhóm nghiên cứu của RIKEN Bioengineering Research Program) là giáo sư đầu ngành trên thế giới về lĩnh vực Hệ Phiên mã (Transcriptome) và hiện nay đang làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu quá trình hình thành xylem và gỗ của thực vật. Bằng cách sử dụng hệ thống tế bào duy nhất của cây cúc và Arabidopsis (là hai loài có sự biệt hóa tế bào ở tần suất cao), Demura đã phát hiện ra một số gen liên quan đến quá trình hình thành xylem/gỗ và cuối cùng đã tìm được họ gen mã hóa cho NAC domain transcription factors liên quan đến sự biệt hóa xylem [31], [34], [39], [52], [53]. Phối hợp nghiên cứu với công ty giấy Oji, Tetsuya Sonoda và cộng sự (2009) cũng đã thành công trong việc phân lập gen EcHB1 từ cây bạch đàn trắng (Accession # AB458829) (Hình 1.5).
Hình 1.6. Trình tự gen EcHB1 được tách dòng từ bạch đàn E. camaldulensis
Gen EcHB1 mã hóa nhân tố phiên mã loại II (HD-Zip class II
transcription factor) ở bạch đàn E. camaldulensis. Protein mã hoá bởi EcHB1 thuộc phân họ HD-Zip class II và có thể mang cả homeodomain và leucinziper motif. Kết quả phân tích RT-PCR cho thấy gen này biểu hiện ở
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
thân thành thục 5 tuổi và mô rễ 1 tuổi. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, sau khi biến nạp thành công gen EcHB1 vào cây thuốc lá, sau 6 tuần sinh trưởng tại
nhà kính cho thấy chiều dài sợi gỗ của các dòng thuốc lá được chuyển gen
EcHB1 dài hơn 20% và có sinh trưởng về chiều cao hơn 50% so với đối
chứng. Thêm vào đó, quan sát sinh trưởng tăng ở rễ, thân, lá tăng hơn và hàm lượng lignin và hemicellulose giảm ở các dòng thuốc lá chuyển gen. Điều này cho thấy vai trò quan trọng của gen EcHB1 trong điều hoà quá trình sinh tổng hợp lignin. Kết quả khi sử dụng kỹ thuật microarray kiểm tra mức độ biểu hiện gen cho thấy ở bạch đàn lai (Eucalyptus grandis x E. urophylla) chuyển gen tăng chiều dài sợi gỗ (EcHB1), biểu hiện của các gen chính liên quan đến quá trình sinh tổng hợp lignin như CCoAOMT, CAD, CCR và C4H đều giảm ở các dòng cây chuyển gen EcHB1, trong khi đó biểu hiện các gen XTH liên quan đến kéo dài tế bào đều tăng. Cụ thể sự biểu hiện của gen XTH1, XTH2, XTH3 tăng 3 lần, 2,3 lần và 1,5 lần tương ứng so với cây bạch đàn không chuyển gen [48].