Expression analysis of GmNAC085 gene under dehydration and salt treatment in drought-tolerant DT51 and drought-sensitive MTD720 soybean cultivars

Abstract

Các yếu tố phiên mã NAC là tác nhân điều hòa quan trọng trong phản ứng của thực vật để đáp ứng với hạn hán và mặn, hai yếu tố stress thẩm thấu ảnh hưởng nhiều nhất tới năng suất cây đậu tương. Trong nghiên cứu trước của chúng tôi, GmNAC085 đã được xác định là gen điều hòa tiềm năng liên quan đến tính chịu hạn ở cả mô rễ và chồi của đậu tương. Trong nghiên cứu này, sự biểu hiện của gen GmNAC085 được tiếp tục đánh giá ở giống đậu tương chịu hạn tốt DT51 và chịu hạn kém MTD720 dưới các điều kiện xử lý stress thẩm thấu khác biệt. Cây 12 ngày tuổi được xử lý mất nước và mặn ở 0 giờ, 2 giờ và 10 giờ. Kết quả cho thấy, khi mất nước, sự biểu hiện của gen tăng rất nhiều lần ở cả chồi và rễ, đặc biệt là ở chồi. Cụ thể, đối với giống DT51, gen có biểu hiện tăng 30 lần ở chồi và 5 lần ở rễ tại 2 giờ; tương tự tăng 260 lần ở chồi và 8 lần ở rễ khi xử lý 10 giờ; ở giống MTD720 là 15 lần và 28 lần ở rễ, 499 lần và 494 lần ở chồi lần lượt tại 2 giờ và 10 giờ. Tương tự, khi xử lý mặn lần lượt tại 2 giờ và 10 giờ, GmNAC085 biểu hiện tăng cường ở cả mô chồi và rễ. Gen biểu hiện tăng 35 lần và 656 lần ở chồi, 2 lần và 14 lần ở rễ của DT51 sau xử lý 2 giờ và 10 giờ. Trong khi đó, ở MTD720 là 10 lần và 377 lần ở chồi, 5 lần và 26 lần ở rễ. Kết quả này cho thấy GmNAC085 không chỉ liên quan đến đáp ứng hạn ở cây đậu tương mà còn liên quan đến một số phản ứng đáp ứng tác nhân vô sinh khác. Vì vậy, GmNAC085 là gen tiềm năng cho phương pháp chuyển gen nhằm tăng tính chống chịu ở đậu tương nói riêng và cây nông nghiệp nói chung. Từ khóa: Đậu tương, GmNAC085, hạn hán, mặn, qRT-PCR MỞ ĐẦUĐậu tương (Glycine max) là cây công nghiệp quan trọng ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam (Tran, Nguyen, 2010). Tuy nhiên, ngày nay các yếu tố ngoại cảnh bất lợi đang ngày càng ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất, sản lượng của đậu tương trên toàn thế giới (Thao, Tran, 2012). Đối với đậu tương, stress thẩm thấu bao gồm hạn hán và mặn là những stress vô sinh gây thiệt hại rất lớn. Trong đó, hạn hán ảnh hưởng nghiêm trọng nhất so với các nhân tố vô sinh khác, nó ảnh hưởng xấu đến sinh lý, phát triển của cây và có thể dẫn tới giảm sản lượng hạt đến 40% (Thao, Tran, 2012). Cùng với đó, stress mặn ,cũng là nhân tố chính tác động đến cây trồng bao gồm cả đậu tương, ước tính ảnh hưởng đến khoảng 7% diện tích đất trồng trọt trên toàn thế giới. Mức độ nhiễm mặn trong đất hiện nay là mối lo ngại cho sản xuất nông nghiệp toàn cầu . Để đáp ứng lại với điều kiện bất lợi, thực vật sẽ hoạt hóa một số cơ chế tự vệ nhằm gia tăng tính chống chịu trước điều kiện bất lợi, trải qua hàng loạt những phản ứng truyền tín hiệu phức tạp, dẫn đến sự kích hoạt của những gen và quá trình đáp ứng cần thiết (Hoang et al., 2014). Quá trình này được điều khiển bởi những yếu tố phiên mã (transcription factors-TFs). Nhiều nghiên cứu đã xác định thành công khoảng 4300 yếu tố phiên mã ở đậu tương, chiếm 7% trên tổng số gen (Mochida et al., 2009). Họ yếu tố phiên mã NAC (NAC TFs), một trong những họ lớn nhất, đặc trưng cho một số loài thực vật trong đó có đậu tương, biểu hiện khả năn...

Drought stress - related functional characterization of transcription factor GmNAC085 in soybean

“…In our study, we focused on evaluating the effects of GmNAC085 overexpression on several physiological and biochemical traits in soybean plants when they were grown under normal and drought conditions. Expression of GmNAC085 was shown to be induced by dehydration stress in Williams 82 soybean cultivar (Le et al, 2011), DT51 and MTD720 soybean cultivars (Hieu et al, 2016). Meanwhile, another report revealed that the gene activity was also up-regulated in drought-treated soybean plants (Thao et al, 2013;Thu et al, 2014).…”