Functional analysis of differentially expressed genes under drought conditions in the KM94 cassava variety

Sắn (Manihot esculenta) là một loại cây lương thực quan trọng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, cung cấp nguồn calo chính cho hơn 800 triệu người. Mặc dù sắn có khả năng chịu đựng đáng kể với căng thẳng môi trường, hạn hán vẫn có thể làm giảm năng suất tới 60%, gây ra mối đe dọa nghiêm trọng do tần suất và mức độ nghiêm trọng ngày càng tăng của các đợt hạn hán do biến đổi khí hậu gây ra. Nghiên cứu này nhằm mục đích điều tra phản ứng phiên mã của lá sắn đối với căng thẳng hạn hán bằng cách phân tích lại các tập dữ liệu RNA-Seq có sẵn công khai. Tổng cộng có 4.749 gen được phát hiện là tăng điều hòa và 2.270 gen bị giảm điều hòa trong điều kiện hạn hán, trong khi 17.126 gen vẫn được biểu hiện không khác biệt. Phân loại chức năng sử dụng nền tảng MAPMAN cho phép phân loại một cách có hệ thống các gen này thành các quá trình sinh học. Đáng chú ý, các con đường liên quan đến quá trình chuyển hóa thứ cấp, đặc biệt là quá trình sinh tổng hợp phenylpropanoid và flavonoid, đã được làm giàu đáng kể, cho thấy phản ứng chống oxy hóa và củng cố cấu trúc mạnh mẽ. Ngược lại, các gen liên quan đến quang hợp và các quá trình trao đổi chất tiêu tốn nhiều năng lượng phần lớn bị điều hòa giảm. Ngoài ra, các con đường liên quan đến biến đổi protein, xử lý RNA và cân bằng oxy hóa khử được kích hoạt, cho thấy sự điều hòa sau phiên mã và sau dịch mã phức tạp. Tín hiệu hormone, đặc biệt là thông qua axit abscisic, và các yếu tố phiên mã như họ MYB, NAC và WRKY cũng cho thấy những thay đổi đáng kể, làm nổi bật vai trò của chúng trong việc điều phối các phản ứng hạn hán. Việc tích hợp dữ liệu biểu hiện gen với phân tích con đường chức năng đã cung cấp một cái nhìn toàn diện về cách sắn điều chỉnh quá trình trao đổi chất và mạng lưới điều hòa của nó trong điều kiện thiếu nước. Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết có giá trị về cơ sở phân tử của khả năng chịu hạn ở sắn và xác định các gen ứng cử viên có thể được sử dụng trong các chương trình nhân giống hoặc ứng dụng công nghệ sinh học để phát triển các giống sắn có khả năng chống chịu hạn, từ đó góp phần vào an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.