3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.3.3. Nghiên cứu genDREB của đậutƣơng Glycine max (L.) Merril l
DREB (Dehydration Responsive Binding protein ) là gen tăng cƣờng khả năng chịu hạn đƣợc biết đến trong nhóm các nhân tố khởi đầu phiên mã tham gia điều khiển tính chịu hạn : DREB, AREB, NAC, MYB, MYC, bZIP, WRKY. Ngày nay đã có một số nhà nghiên cứu phân tích đánh giá gen tăng
cƣờng khả năng chịu hạn (DREB) trên một số đối tƣợng thƣ̣c vật Arabidopsis,
ngô, lúa, đậu tƣơng, bông [19], [21], [27], [45], [55].
Wang và cs (2006) đã mô tả mối quan hệ giữa yếu tố phiên mã DREB và DRE/CRT cis- một nhân tố chức năng liên quan đến sự biểu hiện của gen DREB, nghiên cứu đặc điểm và chức năng của nhóm nhân tố phiên mã AP2/EREBP ở thực vật [57].
Ở cây Arabidopsis trên cơ sở số lƣợng và sƣ̣ giống nhau của các miền
DNA-binding, 145 nhân tố phiên mã đƣợc phân thành năm nhóm: AP2 (14 gen), RAV (6 gen), DREB (còn đƣợc gọi là CBF, 56 gen), ERF (còn đƣợc gọi
là EREBP, 65 gen) và nhóm gen khác (4 gen). Ở Arabidopsis 10 DREBs
(DREB2-DREB11) đƣợc phân thành 5 nhóm, nhóm thứ nhất gồm DREB3,
DREB4 và DREB5; nhóm thứ hai gồm W50, DREB6, DREB7 và DREB1;
DREB10; nhóm thứ năm gồm DREB11, ERF1 và ERF2 [41], [45], [57]. Javad và cs (2009) đã phân lập 4 gen DREB đặc trƣng từ bốn giống lúa mì ở Iran [32].
Đối với cây đậu tƣơng , đã có nhiều nghiên cứu về protein DREB của các tá c giả : Cao và cs (2008), phân lập và nhận dạng GmGβ1 liên quan tới
protein GmDREB5 trong đậu tƣơng (Glycine max (L.) Merrill) [16].
Li và cs (2005), đã phân lập ba gen DREB (GmDREBa, GmDREBb, và GmDREBc) từ cây đậu tƣơng và cho rằng mỗi phân tử protein của các gen này đã chứa một miền AP2 gồm 64 amino acid [37]. Thực nghiệm đã chứng minh cả 3 protein này đều liên quan đến sự mất nƣớc và đáp ứng sự mất nƣớc của tế bào. Ở nấm men, GmDREBa và GmDREBb có khả năng kích hoạt quá
trình phiên mã còn GmDREBc lại không có khả năng này . Các protein
GmDREBa và GmDREBb trong lá của cây đậu tƣơng đƣợc tổng hợp bởi tác động của muối, hạn hán, và lạnh.
Chen và cs (2007), đã phân lập gen GmDREB2 từ đậu tƣơng và dựa trên sự giống nhau về miền AP2, gen GmDREB2 xếp vào phân họ A5 trong nhóm gen DREB. Sự biểu hiện của gen GmDREB2 trong môi trƣờng có xử lý bởi hạn hán, nồng độ muối cao, nhiệt độ thấp và ABA [19]. Sự biểu hiện của GmDREB2 ở cây thuốc lá chuyển gen đƣợc tích lũy cao hơn của hàm lƣợng proline [40]. Đối với cây đậu tƣơng với chức năng kích hoạt sự phiên mã của gen GmDREB2 là cơ sở quan trọng và hữu ích cho việc cải tiến khả năng chịu hạn của cây.
Tsui-Hung Phang và cs (2008), đã tổng kết phân họ DREB ở đậu tƣơng bao gồm các gen biểu hiện không phụ thuộc vào ABA là GmDREBa, GmDREBb, GmDREBc, GmDREB1, GmDREB2, GmDREB3, GmDREB5, GmDREB6, GmDREB7 [55].
Protein bZIP ở đậu tƣơng cũng là những nhân tố phiên mã quan
trọng phụ thuộc vào ABA đã đƣợc xác nhận gồm hai gen GmTDF-5 và GmbZIP132. Gen GmTDF-5 mã hóa protein với cấu trúc kiểu dây kéo leucine đƣợc biểu hiện bởi sự cảm ứng của muối và sự mất nƣớc, gen GmbZIP132 đƣợc biểu hiện trong môi trƣờng hạn hán và có độ mặn cao [55].
Stolf-Moreira và cs (2010), xác định mức độ biểu hiện của các nhân tố phiên mã DREB (Gmdreb1) và của các gen Gmgols, Gmpip1b, Gmereb và Gmdefensin trong điều kiện hạn hán đối với các kiểu gen đậu tƣơng [53].
Dƣ̣a vào đặc tính cấu trúc của chuỗi amino acid , DREB1 đƣợc xếp vào
nhóm thứ 2 (trong tổng số 5 nhóm của DREB ) [41]. Trên Ngân hàng gen
quốc tế (NCBI), DREB1 đƣợc nghiên cƣ́u ở nhiều đối tƣợng thƣ̣c vật :
Arabidopsis, bông, đậu tƣơng, lúa, lô hội.
Chen và cs (2004), phân tích biểu hiện của gen DREB1 khi gieo trồng
đậu tƣơng trong điều kiện hạn, phân lập gen DREB1 từ mRNA và đăng ký trên
ngân hàng gen NCBI với mã số AY802779, chiều dài của gen vùng mã hoá amino acid dài 705 bp [20].
Zhen và cs (2008), đã nghiên cƣ́u và phân lập gen CBF / DREB1 ở
Arabidopsis có kích thƣớc 651 bp khi nhiệt độ giảm [63].
Huang và cs (2007), chuyển gen và phân tích đặc tính c hức năng của gen
DREB1/CBF-like (GhDREB1L) ở cây bông với kích thƣớc 651 bp [26].
Năm 2009, nhóm tác giả Charlson và cs đã nghiên cứu phân lập gen
DREB1 ở đậu tƣơng từ DNA tổng số có kích thƣớc là 705 bp với mã số
Gần đây, Wang và cs (2010), đã nghiên cƣ́u chuyển gen DREB1 có khả năng chịu hạn vào cây lô hội, gen này có kích thƣớc 636bp [59].
Liu (2008), phân tích chƣ́c năng của các nhân tố phiên mã DREB1 và tạo
cây thuốc lá chuyển gen DREB1. Gen DREB1 ở cây thuốc lá đƣợc đăng ký
trên NCBI với kích thƣớc 648 bp [42].
Bảng 1.3. Một số trình tƣ̣ gen DREB1 đã đăng ký trên Ngân hàng gen (NCBI)
STT Đối tƣợng Kích thƣớc gen (bp) Mã số
1 Arabidopsis 651 FJ169308
2 Gossypium hirsutum 651 DQ409060
3 Glycine max 705 AY802779
4 Oryza sativa 846 AY064403
5 Aloe vera 636 DQ981484
6 Zea mays 846 AF448789
7 Nicotiana tabacum 648 EU727155
Ở Việt Nam, gen DREB1 đã đƣợc Chu Hoàng Mậu và cs (2009) phân
lập với kích thƣớc 717 bp , vùng mã hóa dài 705 bp ở giống đậu Xanh lơ Ba Bể - Bắc Kạn, mã số trên ngân hàng gen NCBI là FR822736 [29]. Tóm lại ,
trong phân họ DREB ở đậu tƣơng , các công trình nghiên cứu về DREB1 còn
ít đƣợc đề cập đến trên nhiều đối tƣợng thực vật khác nhƣng đã chƣ́ng minh
đƣợc rằng gen DREB1 tích cực tham gia vào việc chống hạn ở cây đậu tƣơng ,
sản phẩm biểu hiện của gen này đƣợc tìm thấy khi cây đậu tƣơng gặp hạn ,
lạnh và mặn. Vì vậy, để tìm hiểu và xác định chỉ thị phân tử liên quan đến khả
năng chịu hạn dựa trên trình tự gen DREB1 ở cây đậu tƣơng là vấn đề mà
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP