Xây dựng và phân tích biểu hiện của gene mã hoá nhân tố phiên mã TCP ở cây hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng và phân tích biểu hiện của gene mã hoá nhân tố phiên mã TCP ở cây hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum) được thực hiện nhằm xác định các thành viên và phân tích tính chất đặc trưng của họ TF TCP ở hương nhu tía. Qua đó, sơ đồ hình cây giữa họ TF TCP ở hương nhu tía và các đối tượng cây trồng khác đã được xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng và phân tích biểu hiện của gene mã hoá nhân tố phiên mã TCP ở cây hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum)

BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ 5 DOI: 10.15625/vap.2022.0047 XÂY DỰNG VÀ PHÂN TÍCH BIỂU HIỆN CỦA GENE MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP Ở CÂY HƯƠNG NHU TÍA (Ocimum tenuiflorum) Nguyễn Thị Duyên1,2, Phạm Thị Kiều Dy2,3, Chu Đức Hà2,*, La Việt Hồng1, Nguyễn Thanh Hảo3, Hà Thị Quyến2, Trần Thị Thanh Huyền4 Tóm tắt. ở cây trồ ê ế ởng, phát triển và thích ứng vớ ô ờng. y ê , ó ô ề nhóm TCP ở cây ơ í (Ocimum tenuiflorum), một trong nhữ ây d ợc liệu chính ở Việt Nam. Trong nghiên cứ ày, ó ã ợ â í ê ây ơ í bằng các công cụ tin sinh học. Kết quả ã ấy, tổng số 16 thành viên của họ ã ợ xá ịnh ở hệ tham chiếu củ ây ơ í . â í ặc tính cho thấy tính chất của họ TCP ở ơ í ấ dạng về kí ớc, trọng ợng phân tử à ể ẳ ệ , ộ bất ổ ịnh và chỉ số béo. Tất cả các thành viên của họ TCP ở ơ í ề ó í ớc, trong khi chúng phân bố chủ yếu tại nhân và trong tế bào chất. Xây dự ơ ồ ì ây ã ỉ ra rằng, 5 thành viên, bao gồm OtTCP01, 04, 07, 12 và 15 có thể ê ế á ứng hạn. Trong ó, ơ ồng với OtTCP07, 12 và 15 trên Arabidopsis thaliana có mứ ộ biểu hiệ á ứng với cả stress hạn, mặn và thẩm thấu ở mẫu rễ và thân. Tóm lại, kết quả của nghiên cứ ày ã ấp những dẫn chứng quan trọng trong việ ề xuất ứng viên cho phân tích chứ ă ếp theo. Từ khóa: H ơ í ,n , , ọc. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum) là một trong những cây dược liệu quý có giá trị kinh tế cao. Thuộc họ Lamiaceae, hương nhu tía là loài có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới thuộc châu Á, sau đó phát triển ra các vùng sinh thái khác và được sử dụng như một vị thuốc với nhiều tác dụng dược lý quan trọng (Bast và cộng sự, 2014). Đến nay, nhu cầu sử dụng tinh dầu từ hương nhu tía trong các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm, hóa mỹ phẩm và trong đời sống ngày càng tăng do xu hướng ưu tiên sử dụng các sản phẩm chăm sóc sức khỏe và sắc đẹp có nguồn gốc từ thiên nhiên. Do đó, tăng cường hiểu biết về đối tượng này thông qua việc nghiên cứu các nhóm gen chức năng được xem là quan trọng và thu hút nhiều sự quan tâm hiện nay. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, các họ nhân tố phiên mã (TF) đã được chứng minh đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học thiết yếu. Về bản chất, đây là các protein có chức năng điều hòa sự biểu hiện của gen chức năng 1 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 2 Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội 3 Học viện Nông nghiệp Việt Nam 4 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội * Email: cd.ha@vnu.edu.vn
428 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM tham gia vào trao đổi chất và phản ứng với môi trường. Trong đó, họ TF TCP, cấu trúc từ 4 protein, TB1 ở ngô (Zea mays), CYC ở Antirrhinum majus và PCF1/PCF2 ở lúa gạo (Oryza sativa) là một trong những protein điều hòa đặc trưng ở hầu hết các loài thực vật (Danisman, 2016). Đến nay, họ TF TCP đã được phân tích trên một số cây trồng chính, có thể kể đến như cam ngọt (Citrus sinensis) (Chu Đức Hà và cộng sự, 2018), đậu gà (Cicer arietinum) (Tran và cộng sự, 2018), lúa gạo (Oryza sativa) (Yao và cộng sự, 2007), ngô (Zea mays) (Chai và cộng sự, 2017), cà chua (Solanum lycopersicum) (Parapunova và cộng sự, 2014), sắn (Manihot esculenta) (Lei và cộng sự, 2017), đậu tương (Glycine max) (Feng và cộng sự, 2018), sâm Hàn Quốc (Panax ginseng) (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019). Đây là những dẫn liệu quan trọng nhằm cung cấp cách tiếp cận tin sinh học cho phép tìm hiểu về họ TF TCP ở hương nhu tía. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định các thành viên và phân tích tính chất đặc trưng của họ TF TCP ở hương nhu tía. Qua đó, sơ đồ hình cây giữa họ TF TCP ở hương nhu tía và các đối tượng cây trồng khác đã được xây dựng. Cuối cùng, dữ liệu biểu hiện của gen mã hóa TF TCP ở hương nhu tía đã được đối chiếu trên cây mô hình cây hai lá mầm Arabidopsis thaliana trong điều kiện xử lý hạn, mặn và stress thẩm thấu. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Dữ liệu nghiên cứu Dữ liệu hệ gen và hệ protein của O. tenuiflorum mô tả trong nghiên cứu trước đây (Upadhyay và cộng sự, 2015) được mô tả trên NCBI và Phytozome (Goodstein và cộng sự, 2012). Dữ liệu về TF TCP ở đậu gà (Tran và cộng sự, 2018) và sâm Hàn Quốc (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019) thu thập trong nghiên cứu trước đây được sử dụng là trình tự đối chiếu để tìm kiếm. 2.2. v Xác định TF TCP ở O. tenuiflorum được thực hiện dựa theo mô tả trong nghiên cứu trước đây (Tran và cộng sự, 2018). Công cụ PlantTFDB (Jin và cộng sự, 2017) được sử dụng để tìm kiếm các protein có vùng bảo thủ đặc trưng PF00320 (Li, 2015). Tất cả các kết quả với độ tin cậy E-value ≤ 1e-10 được sàng lọc để lựa chọn các protein có kích thước ≥ 100 amino acid (aa) (Tran và cộng sự, 2018). Trình tự của các protein ứng viên được đối chiếu trên hệ protein của O. tenuiflorum (Upadhyay và cộng sự, 2015) để thu thập thông tin chú giải. 2.3. â tí ặ tí b n của TCP Các tính chất của TF TCP ở O. tenuiflorum được phân tích dựa theo nghiên cứu gần đây (Tran và cộng sự, 2018). Cụ thể, trình tự protein đầy đủ của TF TCP được truy vấn trên Expasy Protparam (Gasteiger và cộng sự, 2005) để phân tích đặc tính, bao gồm kích thước (aa), trọng lượng phân tử (kDa), điểm đẳng điện, độ bất ổn định, chỉ số béo và độ ưa nước trung bình (Gasteiger và cộng sự, 2005). Vị trí cư trú dưới tế bào của TF TCP được phân tích trên YLoc (Briesemeister và cộng sự, 2010) theo mô tả trong nghiên cứu trước đây (Tran và cộng sự, 2018).
PHẦN 1. NGHIÊN CỨU CƠ BẢN TRONG SINH HỌC 429 2.4. ây dự s ồ hình cây của TCP Trình tự của TF TCP ở đậu gà và sâm Hàn Quốc có đáp ứng với stress hạn thu thập trong nghiên cứu trước đây (Chu Đức Hà và cộng sự, 2018; Tran và cộng sự, 2018) được khai thác để xây dựng sơ đồ hình cây với TF TCP ở O. tenuiflorum. Theo đó, trình tự đầy đủ của các TF TCP ở 3 loài được sử dụng để tạo lập sơ đồ hình cây theo thuật toán Neighbor-Joining (giá trị bootstrap = 1000 lần) bằng MEGA (Kumar và cộng sự, 2016). Các TCP xếp cùng nhánh với giá trị cut-off = 50% được hiểu là tương đồng về cấu trúc nên có thể chia sẻ chức năng tương tự nhau tương tự như mô tả trong nghiên cứu trước đây (Chu Đức Hà và cộng sự, 2018). 2.5. b u ệ ủ Trình tự của TF TCP ở O. tenuiflorum được đối chiếu để tìm kiếm TCP tương đồng trên A. thaliana thông qua BlastP. Theo đó, mức độ biểu hiện của gen mã hóa TCP ở mẫu rễ và thân trong xử lý hạn, mặn và stress thẩm thấu được khai thác trên Arabidopsis eFP Browser theo mô tả trong nghiên cứu trước đây (Schmid và cộng sự, 2005). Mức độ biểu hiện được thể hiện bằng giá trị fold-change, với gen đáp ứng stress có |fold-change| ≥ 1,5. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. v â tí ặ tí ủ u tí Dựa trên cơ sở hệ protein của O. tenuiflorum, họ TF TCP, gồm 16 thành viên được xác định với vùng bảo thủ đặc trưng PF00320 (Li, 2015). Theo đó, các thành viên của họ TF TCP ở O. tenuiflorum được đặt tên từ OtTCP01 - OtTCP16 dựa trên thứ tự sắp xếp của mã định danh (Bảng 1). So sánh với các loài thực vật khác, số lượng thành viên của họ TF TCP rất đa dạng, dao động từ 16 (hương nhu tía, cam ngọt) (Chu Đức Hà và cộng sự, 2018), 23 (đậu gà, lúa gạo) (Yao và cộng sự, 2007; Tran và cộng sự, 2018), 29 (ngô) (Chai và cộng sự, 2017), 30 (cà chua) (Parapunova và cộng sự, 2014), 36 (sắn) (Lei và cộng sự, 2017), 54 (đậu tương) (Feng và cộng sự, 2018) đến 61 (sâm Hàn Quốc) (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019) (Bảng 2). Những kết quả này cho thấy họ TF TCP ở các loài thực vật tương đối đa dạng về mặt số lượng thành viên. Bảng 1. ơ ở ơ í TT OtTCP M nh danh L mW pI II AI GRAVY CL 1 OtTCP01 Ote100057820241 321 34,95 6,73 58,16 57,54 -0,78 N 2 OtTCP02 Ote100064420011 331 37,39 5,87 43,10 66,62 -0,79 N 3 OtTCP03 Ote100079020011 310 35,02 9,17 57,09 74,23 -0,58 N 4 OtTCP04 Ote100094520011 243 26,46 5,18 45,79 57,08 -0,36 N 5 OtTCP05 Ote100108660061 273 30,47 9,32 52,41 71,83 -0,61 N 6 OtTCP06 Ote100125860001 145 16,35 10,68 47,34 57,86 -0,64 C 7 OtTCP07 Ote100131890071 166 18,59 9,45 47,31 59,94 -0,73 C 8 OtTCP08 Ote100139950071 278 31,14 6,51 36,87 54,06 -0,59 N 9 OtTCP09 Ote100168280021 127 14,78 11,48 53,35 61,42 -1,00 C 10 OtTCP10 Ote100183840121 183 20,62 5,02 67,91 73,06 -0,56 N
430 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM TT OtTCP M nh danh L mW pI II AI GRAVY CL 11 OtTCP11 Ote100194820061 168 18,79 5,59 51,14 52,38 -0,59 C 12 OtTCP12 Ote100194950011 316 34,97 7,80 59,00 66,68 -0,66 N 13 OtTCP13 Ote100221370201 322 35,66 10,13 44,44 57,61 -0,59 N 14 OtTCP14 Ote100243470021 327 36,27 9,02 45,47 69,48 -0,52 N 15 OtTCP15 Ote100270200051 308 34,81 7,16 63,34 69,61 -0,62 C 16 OtTCP16 Ote237869530001 281 31,32 9,54 55,02 67,30 -0,65 N : ; : ; : ế bào chất; N: Nhân tế ; : ; : ; : ; : bất ổ nh; AI: Chỉ s ; : Tiếp theo, phân tích TF TCP ở O. tenuiflorum trên Expasy Protparam (Gasteiger và cộng sự, 2005) cho thấy các tính chất của protein đa dạng. Cụ thể, TF TCP ở O. tenuiflorum có kích thước từ 127 (OtTCP09) đến 331 aa (OtTCP02), với trọng lượng phân tử dao động từ 14,78 - 37,39 kDa (Bảng 1). Tiếp theo, giá trị điểm đẳng điện của TF TCP ở O. tenuiflorum nằm trong khoảng từ acid (6 thành viên bao gồm OtTCP01, 02, 04, 08, 10 và 11) đến base (10 thành viên, bao gồm OtTCP03, 05, 06, 07, 09, 12, 13, 14, 15 và 16) (Bảng 1). Phần lớn các thành viên (15 trên tổng số 16) của TF TCP ở O. tenuiflorum có độ bất ổn định > 40, ngoại trừ OtTCP08 thể hiện tính bền vững với độ bất ổn định < 40 (Bảng 1). Chỉ số béo của TF TCP ở O. tenuiflorum được xác định từ 52,38 (OtTCP11) đến 74,23 (OtTCP03), trong khi độ ưa nước trung bình của tất cả thành viên của TF TCP ở O. tenuiflorum đều đạt giá trị âm, thể hiện tính ưa nước của phân tử (Bảng 1). Dự đoán vị trí cư trú nội bào trên YLoc (Briesemeister và cộng sự, 2010) đã chỉ ra rằng, 5 thành viên của TF TCP ở O. tenuiflorum, bao gồm OtTCP06, 07, 09, 11 và 15 phân bố tại tế bào chất, trong khi các thành viên còn lại nằm trong nhân tế bào (Bảng 1). Bảng 2. Số ợng thành viên của họ TF TCP ở một số ố ợng cây trồng TT Đố t ợ ây trồ Số l ợ t vê 1 Cam ngọt 16 2 Hương nhu tía 16 3 Đậu gà 23 4 Lúa gạo 23 5 Ngô 29 6 Cà chua 30 7 Sắn 36 8 Đậu tương 54 9 Sâm Hàn Quốc 61 Trong nghiên cứu trước đây, TF TCP ở một số đối tượng cây trồng cũng đã được phân tích các đặc tính cơ bản của protein. Ví dụ, họ TF TCP ở đậu gà có kích thước và trọng lượng phân tử đạt từ 198 - 520 aa (tương ứng 21,12 - 54,76 kDa), với giá trị điểm đẳng điện trong khoảng 4,94 - 9,84 (Tran và cộng sự, 2018). Ở lúa gạo, họ TF TCP được ghi nhận có kích thước từ 141 - 480 aa (Yao và cộng sự, 2007), trong khi họ TF TCP ở đậu tương được mô tả với tính chất như kích thước từ 156 - 532 aa, trọng lượng từ 16,4 -
PHẦN 1. NGHIÊN CỨU CƠ BẢN TRONG SINH HỌC 431 58,4 kDa, điểm đẳng điện từ 6,1 - 10,6, với tất cả các protein được dự đoán nằm trong nhân tế bào (Feng và cộng sự, 2018). Đáng chú ý, tất cả các TF TCP đã biết ở các loài thực vật đều thể hiện tính ưa nước, với độ ưa nước trung bình < 0, tương tự như ghi nhận ở TF TCP ở O. tenuiflorum (Bảng 1). 3.2. â ủ u tí l ê u ứ str ss Xây dựng cây phân loại cho phép đưa ra mối tương quan về cấu trúc và chức năng giữa các protein. Trong nghiên cứu này, sơ đồ hình cây của 16 thành viên OtTCP đã được thiết lập dựa trên thuật toán Neighbor-Joining (Kumar và cộng sự, 2016). Kết quả minh họa ở Hình 1A cho thấy, nhóm TF TCP ở hương nhu tía có thể được chia thành 3 nhóm riêng biệt. Trong đó, nhóm 1 gồm OtTCP10, 13 và 14, trong khi nhóm 2 gồm 2 thành viên (OtTCP04 và 08), và nhóm 3 gồm 11 thành viên (Hình 1A). Sự phân chia của TF TCP thành 3 nhóm cũng được báo cáo trên các đối tượng cây trồng khác, như cam ngọt (Chu Đức Hà và cộng sự, 2018), đậu gà (Tran và cộng sự, 2018), lúa gạo (Yao và cộng sự, 2007), ngô (Chai và cộng sự, 2017), cà chua (Parapunova và cộng sự, 2014), sắn (Lei và cộng sự, 2017), đậu tương (Feng và cộng sự, 2018) và sâm Hàn Quốc (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019). Các phân tích này đã chỉ ra rằng nhóm TF TCP ở thực vật có thể được chia làm 3 nhóm tách biệt. Hình 1. y ơ( O. tenuiflorum và (B) O. tenuiflorum kết hợp với C. arietinum và P. ginseng Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo về vai trò của gen mã hóa TF TCP liên quan đến đáp ứng bất lợi ở loài cây trồng (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018). Cụ thể, 17 và 9 gen mã hóa TF TCP ở đậu gà và sâm Hàn Quốc đã được báo cáo có mức độ biểu hiện đáp ứng với hạn (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018). Trong nghiên cứu này, cây phân loại Neighbor-Joining được sử dụng để xây dựng mối tương quan giữa họ TF TCP ở O. tenuiflorum với các protein TCP đậu gà và sâm Hàn
432 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM Quốc được mã hóa bởi gen có đáp ứng với hạn (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018). Kết quả đã xác định được tổng số 5 thành viên của họ TF TCP ở O. tenuiflorum, bao gồm OtTCP01, 04, 07, 12 và 15 nằm cùng nhánh (giá trị cut-off = 50%) với các TCP đậu gà và sâm Hàn Quốc liên quan đến đáp ứng hạn (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018) (Hình 1B). Phân tích trên Expasy Protparam (Gasteiger và cộng sự, 2005) và YLoc (Briesemeister và cộng sự, 2010) cho thấy 5 thành viên của họ TF TCP ở O. tenuiflorum chia sẻ những đặc tính và vị trí cư trú tương đồng như các TF đã biết chức năng ở đậu gà và sâm Hàn Quốc (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018). Kết quả này đã đặt ra giả thuyết về chức năng tương tự nhau giữa OtTCP01, 04, 07, 12 và 15 với các TF TCP ở đậu gà và sâm Hàn Quốc liên quan đến đáp ứng hạn như mô tả trong nghiên cứu trước đây (Chu Đức Hà và cộng sự, 2019; Tran và cộng sự, 2018). 3.3. Đ ứ ộb u ệ ủ u tí Các nghiên cứu trước đây đều đồng thuận rằng, hạn gây ra những tác động đến tế bào thực vật tương tự như mặn và stress thẩm thấu (Santos và cộng sự, 2022). Để đánh giá mức độ biểu hiện của các gen mã hóa TF TCP ở hương nhu tía, nghiên cứu đã tìm kiếm gen trên Arabidopsis tương đồng với gen mã hóa OtTCP01, 04, 07, 12 và 15 ở O. tenuiflorum, từ đó khai thác dữ liệu biểu hiện của các gen tương đồng trên Arabidopsis trong điều kiện xử lý stress. Kết quả tìm kiếm tương đồng của 5 thành viên của TF TCP ở O. tenuiflorum trên Arabidopsis (E-value ≤ 1e-10) được sử dụng để khai thác dữ liệu biểu hiện liên quan đến xử lý hạn, mặn và stress thẩm thấu thông qua Arabidopsis eFP Browser (Schmid và cộng sự, 2005). Dựa trên giá trị fold-change, các gen tương đồng trên Arabidopsis có biểu hiện đa dạng ở mẫu rễ và thân trong xử lý hạn, mặn và stress thẩm thấu (Hình 2). Trong điều kiện xử lý hạn, NP_564351.1 (tương đồng với OtTCP01) bị kìm hãm biểu hiện ở mẫu rễ xử lý hạn 12 h (fold-change = -1,61) và 24 h (fold-change = -1,64), trong khi NP_566164.1 (tương đồng với OtTCP12) tăng cường (fold-change = 1,68) và bị kìm hãm biểu hiện (fold-change = -1,59) ở mẫu rễ xử lý hạn 1 h và 6 h (Hình 2A). Trong khi đó, NP_565712.1 (tương đồng với OtTCP07) và NP_850501.1 (tương đồng với OtTCP15) đều kìm hãm biểu hiện ở thân xử lý hạn 1 h với giá trị fold-change = -1,72 (Hình 2B). Trong điều kiện xử lý mặn, NP_565712.1 và NP_850501.1 đều kìm hãm biểu hiện ở mẫu rễ, ngoại trừ NP_566164.1 kìm hãm biểu hiện khi xử lý ở 3 h (fold- change = -1,96) và 6 h (fold-change = -2,5) nhưng tăng cường biểu hiện (fold-change = 2,62) khi xử lý ở 12 h (Hình 2A). Ở mẫu thân xử lý mặn, NP_564351.1 và NP_001327814.1 (tương đồng với OtTCP04) đều tăng cường biểu hiện, trong khi biểu hiện của NP_566164.1 bị giảm ở thời điểm 6 h (fold-change = -1,52) và 24 h (fold- change = -1,52) (Hình 2B). Ở stress thẩm thấu, 3 gen, NP_565712.1, NP_566164.1 và NP_850501.1 tăng cường biểu hiện ở mẫu rễ (Hình 2A) nhưng bị kìm hãm biểu hiện ở mẫu thân (Hình 2B), trong khi mức độ biểu hiện của NP_001327814.1 được tăng cường (fold-change = 1,91) ở mẫu thân (Hình 2B). Các kết quả này cho thấy, NP_565712.1,
PHẦN 1. NGHIÊN CỨU CƠ BẢN TRONG SINH HỌC 433 NP_566164.1 và NP_850501.1 (lần lượt tương đồng với OtTCP07, 12 và 15) có đáp ứng với cả hạn, mặn và stress thẩm thấu ở mẫu rễ và thân. Hình 2. Arabidopsis thaliana ơ ồng với OtTCP ều kiện xử lý hạn, mặn và stress thẩm thấu ở mẫu (A) rễ và (B) thân 4. KẾT LUẬN Nghiên cứu đã xác định được tổng số 16 thành viên của họ TF TCP ở hương nhu tía. Trong đó, các thành viên của họ TF TCP ở hương nhu tía có kích thước từ 127 - 331 aa, trọng lượng phân tử từ 14,78 - 37,39 kDa, điểm đẳng điện từ 5,02 - 11,48, độ bất ổn định từ 36,87 - 67,91, chỉ số béo từ 52,38 - 74,23 và độ ưa nước từ -0,36 - -1,00. Nghiên cứu đã xác định được 11 thành viên của họ TF TCP tập trung tại nhân tế bào, trong khi 5 thành viên cư trú ở tế bào chất. Kết quả xây dựng cây phân loại cho thấy OtTCP01, 04, 07, 12 và 15 có thể có chức năng tương tự như TF TCP ở đậu gà và sâm Hàn Quốc liên quan đến đáp ứng hạn. Khai thác dữ liệu đã chỉ ra 3 gen tương đồng với OtTCP07, 12 và 15 có đáp ứng với cả hạn, mặn và stress thẩm thấu ở mẫu rễ và thân.
434 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi nguồn kinh phí từ đề tài khoa học và công nghệ cấp Đại học Quốc gia Hà Nội mã số QG.22.60. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bast, F., Rani, P., and Meena, D., 2014. Chloroplast DNA phylogeography of holy basil (Ocimum tenuiflorum) in Indian subcontinent. The Scientific World Journal, 2014: 847482. Briesemeister, S., Rahnenfuhrer, J., and Kohlbacher O., 2010. Yloc - an interpretable web server for predicting subcellular localization. Nucleic Acids Research, 38: 497-502. Chai, W., Jiang, P., Huang, G., Jiang, H., and Li, X., 2017. Identification and expression profiling analysis of TCP family genes involved in growth and development in maize. Physiology and Molecular Biology of Plants, 23(4): 779-791. Chu Đức Hà, La Việt Hồng, Trần Thị Thanh Huyền, Phạm Phương Thu, Trần Danh Sửu, và Phạm Thị Lý Thu, 2018. Xác định và phân tích cấu trúc của nhóm gen mã hóa nhân tố phiên mã TCP ở cây cam ngọt (Citrus sinensis) bằng công cụ tin sinh học. Kỷ yếu H i ngh Công ngh sinh h c toàn qu ă 2018, 34-39. Chu Đức Hà, Nguyễn Thị Duyên, La Việt Hồng, Phạm Phương Thu, Trần Phan Lam Sơn, Lê Hùng Lĩnh, Phạm Xuân Hội, và Lê Tiến Dũng, 2019. Phân tích đặc tính của nhân tố phiên mã TCP liên quan đến đáp ứng bất lợi ở sâm Hàn Quốc (Panax ginseng). Kỷ yếu H i ngh Công ngh sinh h c toàn qu ă 2019, 6-10. Chu, H. D., Nguyen, K. H., Watanabe, Y., Le, D. T., Pham, T. L. T., Mochida, K., and Tran, L. P., 2018. Identification, structural characterization and gene expression analysis of members of the Nuclear factor-Y family in chickpea (Cicer arietinum L.) under dehydration and abscisic acid treatments. International Journal of Molecular Sciences, 19(11): 3290. Danisman, S., 2016. TCP transcription factors at the interface between environmental challenges and the plant's growth responses. Frontiers in Plant Science, 7: 1930. Feng, Z. J., Xu, S. C., Liu, N., Zhang, G. W., Hu, Q. Z., and Gong, Y. M., 2018. Soybean TCP transcription factors: Evolution, classification, protein interaction and stress and hormone responsiveness. Plant Physiology and Biochemistry, 127: 129-142. Gasteiger, E., Hoogland, C., Gattiker, A., Wilkins, M. R., Appel, R. D., and Bairoch, A., 2005. Protein identification and analysis tools on the ExPASy server. In: The proteomics protocols handbook. Springer: 571-607 pp. Goodstein, D. M., Shu, S., Howson, R., Neupane, R., Hayes, R. D., Fazo, J., Mitros, T., Dirks, W., Hellsten, U., Putnam, N., and Rokhsar, D. S., 2012. Phytozome: A comparative platform for green plant genomics. Nucleic Acids Research, 40: D1178- D1186.
PHẦN 1. NGHIÊN CỨU CƠ BẢN TRONG SINH HỌC 435 Jin, J., Tian, F., Yang, D.-C., Meng, Y.-Q., Kong, L., Luo, J., and Gao, G., 2017. PlantTFDB 4.0: toward a central hub for transcription factors and regulatory interactions in plants. Nucleic Acids Research, 45: D1040-D1045. Kumar, S., Stecher, G., and Tamura, K., 2016. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Molecular Biology and Evolution, 33(7): 1870-1874. Lei, N., Yu, X., Li, S., Zeng, C., Zou, L., Liao, W., and Peng, M., 2017. Phylogeny and expression pattern analysis of TCP transcription factors in cassava seedlings exposed to cold and/or drought stress. Scientific Reports, 7(1): 10016. Li, S., 2015. The Arabidopsis thaliana TCP transcription factors: A broadening horizon beyond development. Plant Signaling & Behavior, 10(7): e1044192. Parapunova, V., Busscher, M., Busscher-Lange, J., Lammers, M., Karlova, R., Bovy, A. G., Angenent, G. C., and Maagd, R. A., 2014. Identification, cloning and characterization of the tomato TCP transcription factor family. BMC Plant Biology, 14: 157. Santos, T. B., Ribas, A. F., Souza, S. G. H., Budzinski, I. G. F., and Domingues, D. S., 2022. Physiological responses to drought, salinity, and heat stress in plants: A review. Stresses. 2(1): 113-135. Schmid, M., Davison, T. S., Henz, S. R., Pape, U. J., Demar, M., Vingron, M., Schölkopf, B., Weigel, D., Lohmann, J. U., 2005. A gene expression map of Arabidopsis thaliana development. Nature Genetics, 37(5): 501-506. Tran, C. D., Chu, H. D., Nguyen, K. H., Watanabe, Y., La, H. V., Tran, K. D., and Tran, L.-S. P., 2018. Genome-wide identification of the TCP transcription factor family in chickpea (Cicer arietinum L.) and their transcriptional responses to dehydration and exogenous abscisic acid treatments. Journal of Plant Growth Regulation, 37(4): 1286- 1299. Upadhyay, A. K., Chacko, A. R., Gandhimathi, A., Ghosh, P., Harini, K., Joseph, A., Joshi, A. G., Karpe, S., Kaushik, S., Kuravadi, N., Lingu, C., Mahita, J., Malarini, R., Malhotra, S., Malini, M., Mathew, O., Mutt, E., Naika, M., Nitish, S., Pasha, S. N., Raghavender, U. S., Rajamani, A., Shilpa, S., Shingate, P. N., Singh, H. R., Sukhwal, A., Sunitha, M. S., Sumathi, M., Ramaswamy, S., Gowda, M., and Sowdhamini, R., 2015. Genome sequencing of herb Tulsi (Ocimum tenuiflorum) unravels key genes behind its strong medicinal properties. BMC Plant Biology, 15(1): 212. Yao, X., Ma, H., Wang, J., and Zhang, D., 2007. Genome-wide comparative analysis and expression pattern of TCP gene families in Arabidopsis thaliana and Oryza sativa. Journal of Integrative Plant Biology, 49(6): 885-897.
436 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM CONSTRUCTION AND EXPRESSION ANALYSIS OF GENES ENCODING TCP TRANSCRIPTION FACTOR IN HOLY BASIL (Ocimum tenuiflorum) Nguyen Thi Duyen1,2, Pham Thi Kieu Dy2,3, Chu Duc Ha2,*, La Viet Hong1, Nguyen Thanh Hảo3, Ha Thi Quyen2, Tran Thi Thanh Huyen4 Abstract. Transcription factor (TF) has been known as one of the specific regulatory proteins that involve in significant biological processes in plant, like growth, development and adaptation. However, the information of the TCP TFin holy basil (Ocimum tenuiflorum), one of the major herbal plants in Vietnam has been still lacked. In this study, we performed a comprehensive analysis of the TCP TF in holy basil by using various computational approaches. As a result, a total of 16 members of the TCP TF has been identified in the holy basil assembly. Our analysis showed that the TCP TF in holy basil exhibited wide variation in their size, molecular weight, iso-electric point, instability index and aliphatic index. Interestingly, all members of the TCP TF are hydrophilic, while they are mostly localized in nucleus and cytoplasma. Our phylogeny analysis suggested that five mambers, like OtTCP01, 04, 07, 12 and 15 may share the similar functions related to drought responsive. Among them, OtTCP07-, 12- and 15- homologous genes from Arabidopsis thaliana were responsive in roots and shoots under the drought, salinity and osmotic stresses. Taken together, our study could propose candidate genes for further functional charaterization. Keywords: Bioinformatics, holy basil, transcription factor, TCP. 1 Hanoi Pedagogical University 2 2 University of Engineering and Technology, Vietnam National University Hanoi 3 Vietnam National University of Agriculture 4 Hanoi National University of Education * Email: cd.ha@vnu.edu.vn