Sàng lọc nhân tạo hai “E3 ubiquitin ligases” có tính đối kháng hoàn thiện được sự thích nghi với quang chu kỳ và năng suất đậu nành
Sàng lọc nhân tạo hai “E3 ubiquitin ligases” có tính đối kháng hoàn thiện được sự thích nghi với quang chu kỳ và năng suất đậu nành
Nguồn: Fan Wang, Shuangrong Liu, Haiyang Li, Chao Fang, Sijia Fang, Jianhao Wang, Shichen Li,
Huan Liu, Haiping Du, Lingshuang Wang, Xinxin Pei, Bohong Su, Zhihui Sun, Quan Li, Lidong Dong, Qun Cheng,
Xiaohui Zhao, Baohui Liu, Sijia Lu, Fanjiang Kong, and Xiaoya Lin. 2024. Artificial selection of two antagonistic
E3 ubiquitin ligases finetunes soybean photoperiod adaptation and grain yield. PNAS; November 1, 2024; 121
(45) e2321473121; https://doi.org/10.1073/pnas.2321473121
Sự điều tiết một cách chính xác thời gian trổ bông là tính trạng quan trọng của cây ví nó xác định sự thành công trong phát dục, đảm bảo chắc chắn tính thích nghi tối ưu đối với điều kiện ngoại cảnh tại chỗ, ảnh hưởng đến năng suất.
“Soybean E2” là một thể tương đồng với GIGANTEA của cây Arabidopsis; nó có vai trò chủ lực trong đồng hồ sinh học và điều tiết sự trổ bông, cơ chế này đằng sau sự điều tiết protein của chúng vẫn chưa được biết rõ ràng. Vai trò của ZTL2 và FKF1s trong sự trổ bông đậu nành tùy thuộc vào E2, nhưng hai regulators này có ảnh hưởng đối kháng nhau trong sự ổn định protein E2.
ZTL2 làm tăng sự suy thoái protein E2, dẫn đến kết quả trổ bông sớm, trong khi đó, FKF1a và FKF1b làm ổn định E2, kết quả là làm chậm trể trổ bông. Chức năng có tính đối kháng như vậy cho phép cây đậu nành điều tiết tinh tế thời gian trổ bông của nó ở các vĩ tuyến khác nhau của trái đất và ở các vùng địa lý khác nhau.
Điều khiển chính xác thời gian trổ bông vô cùng quan trọng để cây trồng thích ứng với nhiều điều kiện ngoại cảnh khác nhau, rồi xác định được năng suất cũng như thích nghi của cây. Soybean E2, là gen đồng dạng với GIGANTEA của Arabidopsis, một locus chủ lực đóng góp vào sự thích ứng với vĩ tuyến cao và có trong sự nhạy cảm với quang chu kỳ. Tuy nhiên, do ảnh hưởng chính của E2, những loci di truyền mang tính bổ sung điều khiển được ngày trổ bông đậu nành và sự thích nghi; chúng đã và đang được người ta đánh dấu theo lịch sử và rất khó để phân lập chúng. Ở đây, thông qua phương pháp làm giảm E2, người ta xác định locus Tof9 điều khiển tính trạng trổ bông mà trong đó, ZEITLUPE 2 (ZTL2) mới là gen đích. ZTL2 mã hóa protein có tên là F-box E3 ubiquitin ligase đồng dạng với protein ZEITLUPE của Arabidopsis và kết quả chỉ ra rằng nó có vai trò quan trọng trong lộ trình trổ bông có tính chất quang chu kỳ của đậu nành. ZTL2 tương tác về vật lý với E2 nhằm làm trung gian cho sự phân giải của nó. Lý thú là, cả hai ZTL2 và FKF1 đều thuộc họ protein F-box-type E3 ubiquitin-ligase, biểu hiện trái ngược nhay trong điều khiển đậu nành trổ bông. ZTL2 làm phân giải E2, dẫn đến trổ bông, trong khi FKF1 làm ổn định E2, kết quả là trì hoãn trổ bông. Cán cân giữa sự phân giả qua trung gian ZTL2 và sự ổn định qua trung gian FKF1 cho phép đậu nànhđiều tiết hết sức tinh vi thời gian trổ bông và tối đa hóa năng suất hạt. Trồng dòng độnt biến ztl2 ngoài đồng cho thấy nó cao hơn, trổ muộn hơn, các thông số liên quan năng suất đều tăng. Gen ZTL2 và FKF1b biểu hiện tương phản trong chọn lọc để thích ứng với vĩ tuyến. Sự điều tiết đối kháng này rất cần thiết cho khả năng thích nghi của cây đậu nành với sinh thái canh thác khác nhau, cho phép cây điều tiết ngày trổ của chúng tương ứng với quang chu kỳ và vĩ tuyến.
Comments
Post a Comment