ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BIỂU HIỆN GEN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH CẤU TRÚC KHÔNG GIAN CỦA PROTEIN GIÀU METHIONINE Ở CÂY SẮN BẰNG CÔNG CỤ TIN SINH HỌC

Thực vật cần điều kiện môi trường tối ưu để sinh trưởng và phát triển nên cũng là nhóm bị chịu ảnh hưởng nhiều nhất bởi các stress phi sinh học, như nóng, lạnh, mặn, hạn hán và lũ lụt. Trong đó, các protein giàu methionine (MRP) là một trong những phân tử dễ bị ảnh hưởng bởi những stress phi sinh học này. Ở nghiên cứu này, các gen mã hóa 52 MRP chưa rõ chức năng trên đối tượng cây sắn (Mahibot esculenta), giống mô hình KU50 có mức độ biểu hiện khác nhau ở các dữ liệu RNA-Seq trong điều kiện xử lý mặn, hạn, thiếu hụt dinh dưỡng và xử lý polyethylene glycol 6000. Kết quả đã xác định được tổng số 28 gen mã hóa MRP chưa rõ chức năng nhưng có mức độ biểu hiện đáp ứng trong ít nhất một điều kiện xử lý bất lợi (|fold-change| ≥ 2). Manes.18G048000 được xác định là gen đáp ứng trong tất cả các điều kiện stress phi sinh học, trong khi Manes.10G129200 và Manes.S070600 là hai gen có đáp ứng tăng (41,3-lần) và giảm mạnh nhất (-82,3-lần) ở lá khi xử lý hạn. Phân tích cho thấy rất nhiều các yếu tố điều hòa cis- cảm ứng hormone, đặc biệt là yếu tố đáp ứng abscisic acid, jasmonic acid và ethylene, đã được tìm thấy trên vùng promoter của 28 gen đáp ứng bất lợi. Xây dựng mô hình 3D cho thấy các MRP chủ yếu được cấu tạo từ các dạng xoắn alpha kết hợp với nếp gấp beta. Tóm lại, kết quả của nghiên cứu này đã cung cấp những dẫn liệu quan trọng nhằm đề xuất ra các gen ứng viên cho phân tích chức năng gen liên quan đến chống chịu stress phi sinh học ở cây sắn.

Plants need optimal environmental conditions to grow and develop, so they are also the group most affected by abiotic stresses, such as heat, cold, salinity, drought and floods. Among them, Met-rich protein (MRP) has been known as one of the major macromolecules that are dramatically affected by abiotic stresses. In this study, 52 genes encoding uncharacterized MRPs in cassava (Manihot esculenta) cultivar ‘KU50’ exhibited different expression patterns in various RNA-Seq datasets, like saline stress, drought, nutrient deficiency, and polyethylene glycol 6000 treatment. The results identified a total of 28 genes encoding MRP of unknown function but responsive expression under at least one stress condition (|fold-change| ≥ 2). Interestingly, Manes.18G048000 was noted as an abiotic-stressesresponsive gene, while Manes.10G129200 and Manes.S070600 were strongly induced (by 41.3-fold) and reduced (by -82.3-fold) in leaf tissues under drought conditions. The analysis revealed that various hormone-related cisregulatory elements, like abscisic acid-, jasmonic acid- and ethylene-responsive elements, were highly accumulated in the promoter regions of 28 stress-responsive genes. The 3D modeling showed that MRPs are mostly constructed by the α- helix and the β- pleated sheet. Taken together, our study could provide a comprehensive foundation for further functional characterization of stress-responsive genes.