Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917)

````````TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH–KTNN
----------
LÊ MINH TUẤN
PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA GỐC METHIONINE
TRONG CẤU TRÚC NHÂN TỐ PHIÊN MÃ Ở CÂY
ĐẬU TƢƠNG (Glycine max (L.) Merr.1917)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Tin sinh học
HÀ NỘI, 2019

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN
----------
LÊ MINH TUẤN
PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA GỐC METHIONINE
TRONG CẤU TRÚC NHÂN TỐ PHIÊN MÃ Ở CÂY
ĐẬU TƢƠNG (Glycine max (L.) Merr.1917)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Tin sinh học
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
TS. Chu Đức Hà
HÀ NỘI, 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi đƣợc thực hiện dƣới
sự hƣớng dẫn của TS. Chu Đức Hà. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong
đề tài này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố dƣới bất kỳ hình thức
nào.
Khóa luận sử dụng thông tin, số liệu, hình ảnh từ các bài báo và nguồn
tài liệu của các tác giả khác đều đƣợc chú thích và trích dẫn đầy đủ.
Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về nội dung của khóa luận.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Sinh viên
Lê Minh Tuấn

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới TS. Chu Đức Hà - Viện Di
truyền Nông nghiệp đã tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi,
giúp đỡ tôi trong suốt quá học tập, làm việc và hoàn thành khóa luận.
Xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ phòng Sinh học phân tử, Viện Di
truyền Nông nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện khóa luận tại đây.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới TS. La Việt Hồng, Khoa Sinh - Kỹ
thuật Nông nghiệp, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tận tình giúp đỡ,
hƣớng dẫn và tạo điều kiện cho tôi đƣợc tham gia vào nhóm nghiêm cứu khoa
học từ rất sớm.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và
chia sẻ, động viên trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện khóa luận.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Sinh viên
Lê Minh Tuấn

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Diện tích và sản lƣợng đậu tƣơng của 5 nƣớc dẫn đầu và toàn
thế giới (FAO, 2016)........................................................................................ 8
Bảng 2. 1: Th ng tin về c c TF giàu Met đƣợc hai th c trong nghi n
cứu...................................................................................................................15
Bảng 3. 1: Đặc tính của nhóm protein họ bHLH ở đậu tƣơng .................20
Bảng 3. 2: Đặc điểm protein nhóm bZIP ở cây đậu tƣơng .......................22

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Đặc điểm Hình th i cây đậu tƣơng.............................................. 5
Hình 1. 2: Diện tích và sản lƣợng đậu tƣơng trong ni n vụ 2010 - 2016 .10
Hình 2. 1: Giao diện trang web ExPASy protparam tool .........................16
Hình 2. 2: Cơ sở dữ liệu TargetP.................................................................16
Hình 3. 1: Tỉ lệ phân bố Methionine ngoài vùng bảo thủ c c họ TF........27
Hình 3. 2: Sự biểu hiện của c c gene bHLH, bZIP, SRF của cây đậu
tƣơng trong c c m ở điều iện thƣờng....................................28
Hình 3. 3: Sự biểu hiện của c c gene bHLH, bZIP, SRF của cây đậu
tƣơng trong c c m ở điều iện mặn ........................................30

DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Ký hiệu Thuật ngữ Tiếng Anh Thuật ngữ Tiếng Việt
bHLH Basic Helix Loop Helix Basic Helix Loop Helix
bZIP Basic Leucine Zipper Basic Leucine Zipper
DNA Deoxyribonucleic acid Axít đêôxyribônuclêic
FAO Food and Agriclture
organization
Tổ chức lƣơng thực thế
giới
GRAVY Grand average of
hydropathicity
Độ ƣa nƣớc trung bình
GEO Gene expression
omnibus
Cơ sở dữ liệu của dữ liệu
biểu hiện gen
kDa Kilo dalton Kilô daltơn
II Instability Index Chỉ số bất ổn định
Met Methionine Methionin
MYB Myeloblastosis Myeloblastosis
NAC NAM/ATAF1/CUC2 NAM/ATAF1/CUC2
pI Isoelectric point Điểm đẳng điện
RNA Ribonucleic Acid Axít Ribônuclêic
SRF Serum - Response Factor Yếu tố phiên mã đáp ứng
serum
TF Transcription factor Nhân tố phiên mã

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.......................................................... 2
4.1. Ý nghĩa khoa học........................................................................................ 2
4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 2
NỘI DUNG ....................................................................................................... 3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3
1.1. Tổng quan về cây đậu tƣơng...................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại của cây đậu tương ........................................... 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu tương.................................................... 4
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái học của cây đậu tương ......................................... 4
1.1.2.2. Đặc điểm di truyền của cây đậu tương................................................ 6
1.1.3. Vai trò của cây đậu tương....................................................................... 6
1.1.4. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam........................ 8
1.1.4.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới.......................................... 8
1.1.4.2. Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam......................................... 9
1.2. Tổng quan về các nhân tố phiên mã trong nghiên cứu ............................10
1.2.1. Nhân tố phiên mã bHLH (Basic Helix-Loop-Helix).............................10
1.2.2. Nhân tố phiên mã bZIP (Basic Leucine Zipper)...................................11
1.2.3 Nhân tố phiên mã SRF (Serum-Response Factor).................................11
1.3. Met và vai trò của Met trong đáp ứng điều kiện bất lợi...........................12
1.4. Lịch sử nghiên cứu...................................................................................13
1.4.1. Lịch sử nghiên cứu thế giới...................................................................13
1.4.2. Lịch sử nghiên cứu tại Việt Nam...........................................................14

Chƣơng 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................15
2.1.Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................15
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu..........................................................................15
2.2.1. Phương pháp phân tích đặc tính protein ở đậu tương..........................15
2.2.3. Phương pháp tính %Met ở ngoài vùng bảo thủ....................................16
2.2.4. Phương pháp xác định vị trí phân bố của protein trong tế bào ...........16
2.2.5. Phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa trong điều
kiện thường và điều kiện mặn .........................................................................17
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................18
3.1. Phân tích đặc tính protein của ba nh m TF giàu Met ở đậu tƣơng..........18
3.1.1. Nhóm bHLH ở đậu tương......................................................................18
3.1.2.Nhóm bZIP ở đậu tương.........................................................................22
3.1.3. Nhóm SRF ở đậu tương.........................................................................23
3.2. Phân tích mật độ phân bố Met ở ngoài vùng bảo thủ của các nhóm TF
giàu Met ở đậu tƣơng ......................................................................................26
3.3. Phân tích dữ liệu biểu hiện của gene mã h a TF giàu Met ở đậu tƣơng
trong các điều kiện ..........................................................................................28
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................32
1. Kết luận.....................................................................................................32
2. Đề xuất......................................................................................................32
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
VĂN ................................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................34
PHỤ LỤC

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây đậu tƣơng (Glycine max) là một trong những đối tƣợng cây trồng
quan trọng trên thế giới. Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng đối với các
ngành công nghiệp, đặc biệt là đối với sản xuất chế biến, sử dụng làm thức ăn
cho gia súc [6]. Tuy nhiên, tác động của biến đổi khí hậu diễn ra liên tục và
kéo dài đã ảnh hƣởng đến năng suất và sản lƣợng của đậu tƣơng [1]. Chính vì
vậy, các nghiên cứu về đậu tƣơng thƣờng hƣớng đến mục tiêu cải thiện tính
chống chịu bất lợi và nâng cao năng suất của giống nh m đáp ứng với biến
đổi khí hậu.
Trong genome của thực vật có khoảng 7% gene mã hóa cho các yếu tố
phiên mã (transcription factor, TF) [47], phần nhiều trong số đ đã đƣợc
chứng minh c đáp ứng với các bất lợi môi trƣờng [26]. Các TF là những
phân tử protein nhận biết trình tự đặc hiệu trên v ng promoter (yếu tố điều
h a cis- , từ đ điều h a sự biểu hiện của gene đích khi c tác động của điều
kiện bất lợi [26], vì vậy chúng tham gia vào đáp ứng các bất lợi môi trƣờng
[12,43]. Các họ TF lớn ở thực vật c thể đƣợc liệt kê nhƣ bZIP [51], NAC
[30], WRKY [50] và bHLH [20]. Trong nội dung kh a luận này, 3 họ TF lớn
ở thực vật gồm bHLH, bZIP và SRF đã đƣợc tập trung nghiên cứu.
Methionine (Met) là một gốc amino acid đ ng một vai trò vô cùng quan
trọng đối với đời sống của sinh giới [42]. Met là đơn vị cấu thành nên cấu trúc
của chuỗi protein, tham gia vào chu trình Yang, liên quan đến hàng loạt các
chu trình nội bào quan trọng nhƣ hình thành nên màng tế bào, tổng hợp diệp
lục và củng cố thành tế bào [9]. Tuy nhiên, cấu tạo mạch có chứa lƣu huỳnh
nên các gốc Met rất dễ bị ôxi h a, làm thay đổi cấu trúc hoặc dẫn đến thay đổi
hoặc mất chức năng của phân tử protein trong tế bào. Điều đáng chú ý nhất là
khoảng 68% phân tử bị ôxi hóa trong tế bào chính là protein [44], vì vậy đây

2
đƣợc xem là một đối tƣợng rất dễ bị tác động trong điều kiện bất lợi [27].
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Phân tích vai
trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tƣơng
(Glycine max (L.) Merr.1917)”.
2. Mục ti u nghi n cứu của đề tài
Mục đích của nghiên cứu này nh m làm r giả thuyết về vai tr bảo vệ
của các gốc Met trên các phân tử protein đ ng vai tr TF ở cây đậu tƣơng.
3. Nội dung nghi n cứu
 Phân tích đặc tính của 3 nh m TF giàu Met ở đậu tƣơng.
 Xác định mật độ phân bố Met ở ngoài vùng bảo thủ của 3 nhóm TF giàu
Met ở đậu tƣơng.
 Phân tích mức độ biểu hiện của các gene mã h a TF giàu ở đậu tƣơng trong
điều kiện thƣờng và điều kiện xử lí mặn.
4. Ý nghĩa hoa học và ý nghĩa thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
 Nghiên cứu này nh m cung cấp những dẫn liệu quan trọng cho những
nghiên cứu tiếp theo nh m phân tích rõ vai trò của các gene mã hóa giàu
Met liên quan đến tính chống chịu bất lợi ở thực vật.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Kết quả của nghiên cứu này s cung cấp những gene ứng viên mã h a
bHLH, bZIP và SRF c đáp ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi nh m
phục vụ công tác chọn tạo giống nh m nâng cao tính chống chịu ở cây đậu
tƣơng.

3
NỘI DUNG
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về cây đậu tƣơng
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại của cây đậu tương
Cây đậu tƣơng là một trong những cây trồng có lịch sử rất lâu đời và đ ng
vai trò quan trọng trong nền nông nghiệp cũng nhƣ công nghiệp của thế giới.
Theo những nghiên cứu gần đây các nhà khoa học đã chỉ ra r ng cây đậu
tƣơng c nguồn gốc từ châu Á và đƣợc trồng tại Trung Quốc vào khoảng
5000 năm trƣớc công nguyên [19]. Nghiên cứu khác của Hymowitz cho r ng
cây đậu tƣơng đã đƣợc thuần hóa và gieo trồng ở một phần phía đông và bắc
Trung Quốc vào thế kỉ XI trƣớc công nguyên, sau đ n đã đƣợc du nhập vào
Hàn Quốc, Nhật Bản và các nƣớc Đông Nam Á vào khoảng thế kỉ XI đến thế
kỉ XIII trƣớc công nguyên [18]. Sau chiến tranh thế giới thứ hai, cây đậu
tƣơng đƣợc trồng và phát triển mạnh ở Hoa Kỳ, Brazil và Canada. Theo sách
“Vân Đài loại ngữ” của Lê Quý Đôn, Việt Nam có lịch sử canh tác cây đậu
tƣơng vào khoảng thế kỉ thứ VI [4]. Trong một số ghi chép cho r ng cây đậu
tƣơng đã đƣợc canh tác ở nƣớc ta vào thời vua H ng trƣớc cả cây đậu xanh và
đậu đen [2]. Đậu tƣơng đƣợc trồng chủ yếu để lấy hạt, là loại cây thực phẩm
quan trọng sau lúa mì, lúa nƣớc và ngô. Ở Châu Mỹ là nơi c diện tích canh
tác đậu tƣơng lớn nhất lên tới 70% và tiếp ngay sau đ là Châu Á. Theo số
liệu năm 1993 Việt Nam đã hình thành 6 vùng sản xuất đậu tƣơng trọng điểm
trên cả nƣớc với diện tích lớn bao gồm: v ng Đông Nam Bộ (26,2%), miền
núi Bắc Bộ (24,7% , đồng b ng sông Cửu Long (12,4% , đồng b ng sông
Hồng (17,5%), hai vùng còn lại là đồng b ng ven biển miền Trung và Tây
Nguyên với diện tích canh tác thấp hơn [2].
Đậu tƣơng hay một số nơi c n gọi là đỗ tƣơng, đậu nành hoặc hoàng đậu
miêu thuộc bộ Phaseoleae, họ đậu Fabaceae, họ phụ cánh bƣớm

4
Papilionoideae, chi Glycine với tên khoa học là Glycine max. Dựa vào các
đặc điểm về hình thái, sự phân bố địa lý và số lƣợng nhiễm sắc thể do
Hymowit và Newell (1984) xây dựng thì ngoài chi Glycine còn có thêm chi
phụ Soja. Chi Glycine đƣợc chia ra thành 7 loài hoang dại lâu năm, chi phụ
Soja đƣợc chia ra làm 2 loài: loài đậu tƣơng trồng Glycine (L.) Merr và loài
hoang dại hàng năm G.Soja Sieb và Zucc. [6].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu tương
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái học của cây đậu tương
Đậu tƣơng là cây hai lá mầm, thân thảo. Thân cây có hình tròn, trên thân
có nhiều lông nhỏ, màu trắng. Thân cây lúc còn non có màu xanh hoặc màu
tím, khi về già chuyển sang màu nâu nhạt. Màu sắc của thân non có thể cho ta
biết màu sắc của hoa sau này, nếu thân lúc còn non màu xanh thì hoa màu
trắng và nếu khi c n non thân c màu tím thì hoa c màu tím đỏ. Thân cây
đậu tƣơng thƣờng có chiều cao từ 0,3 - 1m tùy theo từng giống [6].
Cây đậu tƣơng c lá kép, mọc so le, gồm 3 lá chét có dạng hình bầu dục
hoặc hình trái xoan. Gốc lá tr n, đầu nhọn, dài từ 3 - 12cm, rộng từ 2 - 8cm.
Lá chét bên lệch, hai mặt có lông bao phủ, gân chính có 3 cuống chung dài từ
7 - 10cm, có lông bao phủ (Hình 1.1) [5]. Lá đa dạng về hình dạng phụ thuộc
vào giống, những giống có lá dài và nhỏ chịu hạn tốt nhƣng thƣờng cho năng
suất kém, những giống lá to thì thƣờng cho năng suất cao hơn nhƣng tính
chống chịu kém hơn. Số lƣợng lá nhiều, to và khỏe nhất vào thời kì đang ra
hoa rộ. Khi phiến lá phát triển to, rộng, mỏng phẳng và lá c màu xanh tƣơi
chứng tỏ cây đang sinh trƣởng khỏe và có khả năng cho năng suất cao [6].
Hoa thƣờng nhỏ, có màu tím hoặc màu trắng, hình chuông, phủ lông mềm.
Tràng hoa có cánh cờ mở rộng, không có tai, nhị một bó, bầu có lông (Hình
1.1)[5]. Hoa thƣờng mọc thành từng chùm, mỗi chùm có từ 3 - 5 hoa. Hoa
đậu tƣơng là hoa lƣỡng tính nên đây là cây tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn rất
thấp chỉ chiếm khoảng 0,5 - 1% [6].

5
Quả đậu tƣơng thẳng hoặc hơi cong, dài từ 2 - 7cm. Mỗi quả thƣờng có từ
2 - 3 hạt. Lúc quả còn non quả có màu xan, khi quả chín có màu nâu. Hạt có
hình tròn, hình bầu dục. Những giống có hạt màu vàng thƣơng c giá trị
thƣơng phẩm cao. Trong hạt, phôi thƣờng chiếm 2%, hai lá tử điệp chiếm
90% và 8% còn lại là vỏ hạt trên tổng khối lƣợng của hạt. Hình dạng và màu
sắc của rốn hạt đặc trƣng cho mỗi giống (Hình 1.1)[6].
Bộ rễ của đậu tƣơng gồm rễ chính và rễ phụ. Trên rễ có rất nhiều nốt sần,
đ là kết quả của sự cộng sinh giữa vi khuẩn Rhizobium jabonicum với rễ. Nốt
sần có thể dài tới 1cm, đƣờng kính từ 5 - 6mm, khi mới hình thành nó có màu
trắng sữa, khi phát triển tốt nhất nốt sần có màu hồng. Nốt sần tập trung nhiều
nhất ở tầng đất c độ sâu từ 0 - 20cm, có vai trò quan trọng trong việc cố định
từ nitơ trong không khí với lƣợng đạm cung cấp cho cây khoảng 30 - 60kg/ha
(Hình 1.1) [6].
Hình 1.1: Đặc điểm Hình thái cây đậu tƣơng
(Nguồn tài liệu tham khảo: https://www.croplan.com)
A: Hoa đậu tƣơng; B: Quả đậu tƣơng; C: Lá cây đậu tƣơng; D: Rễ cây đậu tƣơng.

6
1.1.2.2. Đặc điểm di truyền của cây đậu tương
Đậu tƣơng thuộc chi Glycine có tổ tiên là loài hoang dại Glycine soja.
Glycine là chi duy nhất trong bộ Phaseoleae mà các loài của nó có số nhiễm
sắc thể nhị bội 2n = 40 và 80 không phải là 20 [2]. Trong nghiên cứu của
Lackey số nhiễm sắc thể của Glycine có thể bắt nguồn từ loài nhị bội với số
nhiễm sắc thể gốc x = 11 trải qua quá trình đa bội lệch khuyết có gốc x = 10
và đa bội thể đã cho bộ nhiễm sắc thể lên đến 40 và 80 [29]. Theo Gurley, đậu
tƣơng là dạng tứ bội bền vững của bộ nhiễm nhị bội [15].
Cây đậu tƣơng có bộ nhiễm sắc thể lƣỡng bội 2n = 40 với kích thƣớc vào
khoảng 1115Mb bao gồm 1,115 triệu cặp bazơ trên mỗi nhiễm sắc thể đơn bội
[8]. Trong toàn bộ genome có khoảng 40 - 60% trình tự gen lặp lại [15,16].
Đậu tƣơng c bộ nhiễm sắc thể 2n = 40 với tỷ lệ G/C trung bình là 34,8%, số
lƣợng protein trung bình là 89 597 và số lƣợng gen trung bình là 56 680
(www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/5).
1.1.3. Vai trò của cây đậu tương
Đậu tƣơng là cây trồng ngắn ngày đem lại giá trị kinh tế cao và có tác
dụng về nhiều mặt nhƣ: làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu trong
nhiều ngành công nghiệp, cải tạo đất. Vì thế cây đậu tƣơng đƣợc mệnh danh
là “ Ông hoàng trong các loại cây họ đậu” [6].
Đậu tƣơng đƣợc biết tới là một loại ngũ cốc c hàm lƣợng dinh dƣỡng rất
cao nhất là hàm lƣợng protein trung bình khoảng 35,5 - 40%. So với hàm
lƣợng protein trong gạo (6,2 - 12%), ngô (9,8 - 13,2%) hay các loại thịt nhƣ
thịt bò (21%), thịt gà (20%), cá (17 - 20% thì hàm lƣợng protein trong đậu
tƣơng ở mức cao, lipit khoảng 15 - 20%, carbohydrate khoảng 15 - 16% và
một số các khoáng chất khác cần cho sự sống [3]. Protein trong đậu tƣơng
đƣợc coi là loại protein thực vật có phẩm chất tốt, dễ tiêu h a hơn protein
trong thịt và đặc biệt là không có các thành phần tạo cholesterol. Hàm lƣợng
lipid trong đậu tƣơng cũng rất cao, chứa khoảng 60 - 70% các acid béo không

7
no rất tốt cho sức khỏe. Bên cạnh đ , trong hạt đậu tƣơng c chứa rất nhiều
các vitamin và khoáng chất nhƣ vitamin B1, vitamin B2, vitamin C, Ca, Fe, P
[6].
Ngoài đƣợc sử dụng để chế biến thành các loại thực phẩm cho con ngƣời,
đậu tƣơng c n đƣợc sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Khoảng 1kg hạt đậu
tƣơng khô tƣơng đƣơng với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi. Toàn bộ cây đậu
tƣơng c chứa hàm lƣợng đạm khá cao có thể sử dụng làm thức ăn cho gia
súc hoặc nghiền khô để chế biến thức ăn tổng hợp rất tốt. Sản phẩm phụ công
nghiệp nhƣ khô dầu có thành phần dinh dƣỡng khá cao: N:
6,2%, P2O5: 0,7%, K2O: 2,4% có thế làm thức ăn bổ sung cho gia súc rất tốt
[2].
Hiện nay, những nguồn năng lƣợng hóa thạch nhƣ than đá, dầu mỏ có trữ
lƣợng ngày càng giảm kèm theo là hiện tƣợng biến đổi khí hậu và các vấn đề
môi trƣờng nên nhiên liệu sinh học là giải pháp thay thế tốt nhất. Biodiesel là
nhiên liệu sạch và tái tạo đƣợc coi là sự thay thế tốt nhất cho nhiên liệu diesel.
Trong đ dầu đƣợc chiết xuất từ hạt đậu tƣơng đƣợc coi là nguồn nguyên liệu
chính để sản xuất dầu diezel sinh học. Ngoài là nguyên liệu sản xuất dầu
diezel sinh học, dầu đậu tƣơng c thể sử dụng để sản xuất một dạng nhiên liệu
sinh học khác là bioethanol. Vỏ đậu tƣơng chứa lƣợng lớn carbohydrate sử
dụng để tạo ra bioethanol và có thể làm thức ăn cho động vật vì có chứa hàm
lƣợng protein cao. Kết quả kiểm tra khí thải động cơ cho thấy r ng chỉ sử
dụng dầu diesel sinh học đã tạo ra khí thải CO, HC, NOx và kh i ít hơn so với
petro-diesel [25].
Toàn bộ cây đậu tƣơng (thân, lá, quả, hạt) cả khi tƣơi và khô đều có thể
làm thức ăn cho gia súc. Đặc biệt cây đậu tƣơng c vai tr quan trọng trong
việc cải tạo đất do trên rễ có rất nhiều nốt sần (là kết quả của sự cộng sinh
giữa vi khuẩn Rhizobium jabonicum với rễ) c năng cố định đạm. Vậy cứ
trồng khoảng 1 ha đậu tƣơng sinh trƣởng tốt s tạo ra khoảng 30 - 60 kg nitơ

8
trong đất. Đối với thân và lá đậu tƣơng c chứa lƣợng lớn nitơ nên sau khi thu
hoạch có thể sử dụng nhƣ phân hữu cơ để b n cho đất hoặc các cây trồng
khác. Việc luân canh cây đậu tƣơng với một loại cây trồng khác đƣợc xem là
biện pháp cải tạo đất trồng rất tốt [6].
1.1.4. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam
1.1.4.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới
Đậu tƣơng là cây trồng có giá trị kinh tế và dinh dƣỡng cao, đƣợc xem là
một trong những loại cây thực phẩm quan trọng bậc nhất thế giới sau cây lúa
mì, lúa nƣớc và ngô. Do có khả năng thích ứng rộng với các điều kiện khí hậu
khác nhau nên đậu tƣơng đƣợc canh trồng rộng rãi trên toàn thế giới, nhƣng
tập trung chủ yếu ở tại Hoa Kỳ, tiếp đến là Châu Á. Theo số liệu từ bảng 1.1
cho thấy tổng diện tích canh tác đậu tƣơng trên toàn thế giới khoảng 121,5
triệu ha, trong đ : Hoa Kỳ là 33,5 triệu ha (28% , Brazil đạt 33,2 triệu ha
(27,2%), Argentina là 19,5 triệu ha (16%), Ấn Độ là 11,5 triệu ha (9%) và
Trung Quốc là 6,6 triệu ha (5,5%). Số liệu từ bảng 1.1 cho thấy tổng sản
lƣợng của thế giới là 334,9 triệu tấn tăng khoảng 11,7 triệu tấn so với năm
2015. Tổng sản lƣợng thu hoạch của Hoa Kỳ năm 2016 khoảng hơn 117,2
triệu tấn chiếm gần 35% sản lƣợng của thế giới (FAO, 2016).
Bảng 1. 1: Diện tích và sản lƣợng đậu tƣơng của 5 nƣớc dẫn đầu và toàn thế
giới (FAO, 2016)
T n quốc gia Diện tích canh t c
(triệu ha)
Sản lƣợng thu hoạch
(triệu tấn)
Hoa Kỳ 33,5 117,2
Brazil 33,2 96,3
Argentina 19,5 58,8
Ấn Độ 11,5 14
Trung Quốc 6,6 11,9
Thế giới 121,5 334,9

9
1.1.4.2. Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam
Việt Nam là một đất nƣớc có nền nông nghiệp rất lâu đời, bên cạnh các
cây lƣơng thực nhƣ lúa, ngô và một số cây công nghiệp khác thì đậu tƣơng
cũng đ ng vai tr quan trọng đối với đối với đời sống của ngƣời dân Việt
Nam. Cả nƣớc có 28 tỉnh thành canh tác đậu tƣơng trong đ 70% là ở miền
Bắc và 30% ở các tỉnh phía Nam [6].
Theo số liệu chính thức của FAO thì diện tích và sản lƣợng trồng đậu
tƣơng ở nƣớc ta thì từ năm 2010 trở về các năm trƣớc thì phát triển rất mạnh
cả về diện tích gieo trồng cũng nhƣ là năng suất thu hoạch. Tuy nhiên với
những phƣơng thức canh tác truyền thống, bộ giống năng suất thấp, sản xuất
nhỏ lẻ, giá thành cao, lãi suất thấp, giá thành đậu tƣơng trong nƣớc không có
khả năng cạnh tranh với đậu tƣơng nhập khẩu cộng thêm sự bất lợi về điều
kiện khí hậu trong một vài năm gần đây là nguyên nhân dẫn đến việc nông
dân không còn mặn mà với cây đậu tƣơng đã dẫn đến diện tích và sản lƣợng
đậu tƣơng giảm mạnh trong 6 năm gần đây. Quan sát biểu đồ hình 1.2 có thể
thấy năm 2012 sản lƣợng đậu tƣơng nƣớc ta đã giảm 34,3% so với cùng kỳ
năm trƣớc xuống còn khoảng 175,2 nghìn tấn do điều kiện khí hậu bất lợi.
Diện tích trông đậu tƣơng năm 2016 ở nƣớc ta giảm mạnh chỉ b ng khoảng
50% diện tích của năm 2010 là 99,6 nghìn ha và sản lƣợng đạt ở mức 161
nghìn tấn giảm gần 138 nghìn tấn so với cùng kỳ năm 2010 (FAO, 2016).

10
Hình 1.2: Diện tích và sản lƣợng đậu tƣơng trong niên vụ 2010 - 2016
( FAO, 2010-2016)
1.2. Tổng quan về c c nhân tố phi n mã trong nghi n cứu
TF là một protein gắn đặc hiệu với trình tự DNA trong v ng điều khiển và
tham gia điều khiển quá trình phiên mã của gene [10][31]. Trong nghiên cứu
này, chúng tôi s tiến hành phân tích 3 nhóm TF phổ biến nhất ở thực vật là
bHLH, bZIP và SRF.
1.2.1. Nhân tố phiên mã bHLH (Basic Helix-Loop-Helix)
TF basic/helix-loop-helix (bHLH) và nhân tố tƣơng đồngcủa chúng đã tạo
thành một họ lớn trong genome của cả thực vật và động vật [36]. Từ khi tìm
ra TF bHLH có khả năng liên kết với DNA và khả năng nhị trùng hóa [36]
các thành viên trong siêu họ protein bHLH ngày càng phát hiện thêm nhiều
chức năng quan trọng trong quá trình sinh lí và sinh trƣởng ở động vật ở mức
độ thấp hơn so với thực vật [35][40]. bHLH chứa khoảng 60 acid amin với
hai vùng chức năng đ là v ng cơ bản (basic) và vùng chức năng (helix-loop-
helix . V ng cơ bản n m ở đầu amin (N-terminal) của miền bHLH và có chức
năng nhƣ một dạng gắn kết DNA, bao gồm khoảng 15 amino acid thƣờng

11
gồm sáu dƣ lƣợng cơ bản. Vùng HLH gồm hai phân tử α-helices phân cực với
một sự liên kết vòng lặp với chiều dài biến thiên. Các α-helices lƣỡng cực của
hai protein bHLH có thể tƣơng tác và hình thành hai cấu phần giống nhau
(homodimer) hoặc hai cấu phần khác nhau (heterodimer) [13][36][38]. Trong
các nghiên cứu gần đây đã cho thấy một số protein bHLH ở thực vật có khả
năng tƣơng tác với các protein bị thiếu đi một miền bHLH, đặc biệt là đối với
các phức hợp protein với protein MYB (Myeloblastosis), bHLH và WD40
đƣợc đƣa ra để bảo vệ tế bào và rễ tơ khác nhau [39].
1.2.2. Nhân tố phiên mã bZIP (Basic Leucine Zipper)
Protein bZIP (basic leucine zipper) là một họ lớn có khả năng điều chỉnh
quá trình phiên mã [46], đặc biệt là đối với thực vật nói chung và sinh vật
nhân thực n i riêng. Các protein bZIP thƣờng gồm một miền bZIP có hai
vùng là: vùng basic và vùng nhị trùng hóa. Vùng basic liên kết với DNA và
vùng nhị trùng hóa có dạng homo giống nhƣ các dị thể. Ở tại v ng cơ bản có
vùng tín hiệu bên trong dựa trên một dạng N-x7-R/K không đổi để liên kết
với DNA. Ngoài ra, sự lặp lại của một đoạn leucine tại vị trí chín amino acid
n m dọc theo v ng đầu cacboxyl (C-terminus) đã tạo ra một phân tử helix
phân cực. Các yếu tố phiên mã bZIP ở thực vật thì liên kết chặt ch với chuỗi
DNA của -ACGT- nhƣ G-box (-CACGTG-), C-box (-GACGTC-), A-box (-
TACGTA-) [23].
Các TF bZIP thƣờng phổ biến nhất ở thực vật nh m điều chỉnh các hiện
tƣợng nhƣ: nảy mầm, quang hóa, hình thành hoa, phát triển hoa và cũng c
vai trò quan trọng đối với cây trồng trong việc báo hiệu bất lợi và hormone.
Các protein bZIP ở thực vật đã đƣợc nghiên cứu rộng rãi và các chức năng
của chúng phức tạp hơn đối với các TF khác [49].
1.2.3 Nhân tố phiên mã SRF (Serum-Response Factor)
Họ TF SRF gồm khoảng 56 amino acid và đƣợc tìm thấy trong vùng liên
kết DNA của phần đông các TF ở sinh vật nhân thực. Vùng ở đầu amin (N-

12
terminal) của MADS-box gồm chủ yếu là đuôi kỵ nƣớc với tỷ lệ base cao
trong khi vùng ở đầu cacboxyl (C-terminal) chủ yếu là đuôi kỵ nƣớc. Ở phần
lớn các MADS-box, MADS-box n m ở phần cuối vùng N-terminal. Tuy
nhiên trong một số protein khác thì MADS-box n m ở gần vùng trung tâm
hoặc n m ở phía cuối vùng ở đầu cacboxyl (C-terminal). Trong trƣờng hợp
của SRF sự có mặt của một N-terminal mở rộng đến MADS-box có ảnh
hƣởng lớn đến tính đặc hiệu của liên kết DNA [45].
1.3. Met và vai trò của Met trong đ p ứng điều iện bất lợi
Methionine (Met) là một gốc amino acid có vai trò vô cùng quan trọng đối
với đời sống của sinh giới. Về cấu trúc, phân tử Met có chứa một gốc lƣu
huỳnh. Met là một phân tử kỵ nƣớc, hầu hết dƣ lƣợng Met trong protein có
hình cầu và đƣợc tìm thấy bên trong lõi kỵ nƣớc. Ở khoảng gian màng tế bào
thì Met thƣờng đƣợc tìm thấy trong trạng thái tƣơng tác với lớp lipit kép. Đối
với một số protein thì một phần dƣ lƣợng Met s đƣợc phân bố trên bề mặt.
Dƣ lƣợng Met dễ bị ôxi hóa thành methionine sulfoxide. Theo Levine cho
r ng dƣ lƣợng Met giống nhƣ là những chất chống ôxi hóa nội sinh trong
protein [32].
Vai trò của Met thƣờng đƣợc biết đến là chất chống ôxi hóa, chất xúc tác,
cấu trúc nên protein, có khả năng ôxi hóa-khử và điều chỉnh phù hợp. Trong
nghiên cứu gần đây của Vally đã xác định đƣợc r ng dƣ lƣợng Met trong
protein thƣờng đƣợc định vị để hình thành nên các liên kết kỵ nƣớc giữa các
nguyên tử lƣu huỳnh với các v ng thơm, bao gồm tryptophan, phenylalanine
và tyrosine [48]. Những liên kết kỵ nƣớc giữa lƣu huỳnh với v ng thơm rất
phổ biến và đ ng g p vào sự ổn định của cấu trúc protein với năng lƣợng liên
kết từ 1,0-1,5 kcal/mol. Những amino acid chứa v ng thơm là một trong
những chất dễ bị ôxi hóa nhất bởi các phản ứng, để tƣơng tác với Met thì cần
thiết lập vị trí tối ƣu để bảo vệ protein chống lại sự ôxi hóa. Quá trình chuyển
đổi Met thành MetO (methionine sulfoxide) s loại bỏ liên kết kỵ nƣớc và có

13
khả năng ảnh hƣởng đến cấu trúc không gian của phân tử protein (Kim et al.
,2014). Rinalducci đã chỉ ra r ng khoảng 68% phân tử bị ôxi hóa trong tế bào
là chính là protein [44], vì vậy đây đƣợc coi là một đối tƣợng rất dễ bị tác
động bởi các điều kiện bất lợi.
1.4. Lịch sử nghi n cứu
1.4.1. Lịch sử nghiên cứu thế giới
Trên thế giới tính đến nay đã c rất nhiều công trình nghiên cứu về vai trò
của các họ TF trong đáp ứng các điều kiện bất lợi trên đối tƣợng thực vật. Cụ
thể, 319 gene thuộc họ bHLH đã đƣợc xác định ở đậu tƣơng [20]. Đáng chú ý,
47% số gene đƣợc biểu hiện ở mô rễ, lá và các mô hạt, trong khi các gene còn
lại đƣợc biểu hiện mạnh ở mô cụ thể (một hoặc nhiều loại mô) [20]. Đối với
họ bZIP, đã tìm và xác định đƣợc 160 gene chia thành 12 phân họ và phân bố
đều trên 20 nhiễm sắc thể của đậu tƣơng [51]. Phân tích mức độ biểu hiện của
các gene mã h a họ bZIP ở đậu tƣơng đã chỉ ra r ng có 83,44% biểu hiện
mạnh ở các mô và 75,6% c mức độ phiên mã đáp ứng với xử lí hạn [51].
Tuy nhiên, chƣa c nhiều nghiên cứu đã ghi nhận về các gene mã h a họ TF
SRF ở thực vật.
Trong genome của cây đậu tƣơng, đã xác định đƣợc 152 thành viên của
họ NAC TF với 58 gene đáp ứng các điều kiện bất lợi [30]. Một nghiên cứu
khác đã xác định đƣợc 21 gene GmNFYA, 32 GmNF-YB và 15 gene GmNF-
YC trong genome đậu tƣơng c vai tr trong đáp ứng hạn [39]. Đối với TF
WRKY là một họ lớn tham gia vào quá trình sinh lí và đặc biệt là quá trình
đáp ứng điều kiện bất lợi của môi trƣờng. Trong nghiên cứu này, họ đã xác
định đƣợc 188 gene WRKY, chia thành 3 nhóm chính (I,II,III) [50]. Tuy
nhiên, chƣa c nghiên cứu nào ghi nhận về vai tr của các amino acid c thể
liên quan đến đáp ứng bất lợi ở các nh m TF ở thực vật.

14
1.4.2. Lịch sử nghiên cứu tại Việt Nam
Gần đây, 121 và 213 gene mã h a protein giàu Met đã đƣợc xác định một
cách c hệ thống trên cây mô hình Arabidopsis và đậu tƣơng [21]. Trong đ ,
phần lớn các gene đều tham gia vào những quá trình sinh học quan trọng diễn
ra trong tế bào nhƣ phiên mã RNA, protein sửa đổi và tín hiệu Ca2+
[21]. Nhƣ
đã trình bày, Met là một amino acid rất dễ bị ôxi h a dƣới tác động của bất lợi
ngoại cảnh [27]. Chính vì vậy, câu hỏi đƣợc đặt ra là liệu r ng các phân tử
protein giàu Met này tham gia vào quá trình đáp ứng bất lợi ra sao Cụ thể
hơn, các gốc Met liệu c thể bảo vệ phân tử protein khi bị bất lợi tấn công hay
không?

15
Chƣơng 2
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Vật liệu nghi n cứu
Trình tự protein và mã định danh của 21 TF giàu Met, bao gồm 11 TF
nh m bHLH, 3 TF nh m bZIP và 7 TF nh m SRF đƣợc khai thác từ nghiên
cứu trƣớc đây [21] (Bảng 2.1)..
Bảng 2. 1: Thông tin về các TF giàu Met đƣợc khai thác trong nghiên cứu.
TT Mã định danh TF TT Mã định danh TF TT Mã định danh TF
01 Glyma01g15930
bHLH
08 Glyma10g04890
bHLH
15 Glyma10g40080
SRF
02 Glyma02g00980 09 Glyma11g17120 16 Glyma11g26260
05 Glyma04g04190 12 Glyma02g01600
bZIP
19 Glyma18g05930
2.2. Phƣơng ph p nghi n cứu
2.2.1. Phương pháp phân tích đặc tính protein ở đậu tương
 Lấy trình tự của chuỗi protein cần từ cơ sở dữ liệu SOYBASE
(https://soybase.org dƣới định dạng FASTA.
 Một số đặc tính, bao gồm số lƣợng amino acid (L), trọng lƣợng phân tử
(molecular weight, mW , điểm đẳng điện (isoelectric point, pI), chỉ số bất ổn
định (Instability index), chỉ số béo (Aliphatic index), độ ƣa nƣớc (grand
average of hydropathicity, GRAVY đƣợc xác định b ng cách đƣa trình tự
amino acid của các protein thuộc 3 họ TF là bHLH, bZIP và SRF vào công cụ
Expasy [17].

16
2.2.2. Phương pháp xây dựng cây phát sinh
Cây phân loại đƣợc xây dựng b ng phần mềm MEGA 7.0 dựa trên
thuật toán Neighbor-Joining [28].
2.2.3. Phương pháp tính %Met ở ngoài vùng bảo thủ
Các nh m TF đƣợc kiểm tra v ng bảo thủ b ng phần mềm MEGA (v.
7.0) [28]. Trình tự ngoại biên từ đầu 3 và 5 đến vị trí tiếp giáp v ng bảo thủ
đƣợc tách biệt để xác định sự phân bố các gốc Met b ng công cụ BioEDIT
[22].
2.2.4. Phương pháp xác định vị trí phân bố của protein trong tế bào
Hình 2.2: Cơ sở dữ liệu TargetP
Hình 2.1: Giao diện trang web ExPASy protparam tool

17
Vị trí cƣ trú của protein trong tế bào đƣợc dự đoán b ng cách đƣa trình tự mã
hóa DNA (ở định dạng FASTA) của 21 gene thành viên của 3 họ gene bHLH,
bZIP, SRF truy vấn vào chƣơng trình TargetP v1.1
(http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/) [14].
2.2.5. Phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa trong điều
kiện thường và điều kiện mặn
Sự biểu hiện của các gene ở điều kiện thƣờng đƣợc phân tích thông qua
kết quả RNA-seq (giải trình tự tổng hợp ARN thông tin) của cây đậu tƣơng
trong nghiên cứu của Libault [42].
Nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng dữ liệu từ cơ sở dữ liệu CEO của
NCBI với số hiệu GSE57252 [11] để phân tích sự biểu hiện của các gene mã
hóa thuộc các họ TF bHLH, bZIP, SRF trong điều kiện mặn qua kết quả
RNA-seq. Những hạt giống của G. max cv. Williams 82 đã nảy mầm trên
giấy ẩm và chờ chúng phát triển đến giai đoạn v1 (giai đoạn có 3 lá kép đầu
tiên trong buồng sinh trƣởng duy trì ở 770
F (250
C) và độ ẩm 60% trong
suốt thí nghiệm. Nhiệt độ và độ ẩm liên tục đƣợc theo d i và duy trì trong
buồng tăng trƣởng. Việc xử lý muối đƣợc áp dụng b ng cách chuyển cây con
vào dung dịch NaCl 100 mM. Mô rễ s đƣợc thu sau 0, 1, 6 và 12 giờ điều trị
căng thẳng. Sử dụng 5 cây cho mỗi lần tại một thời điểm điều trị căng thẳng.
Sau khi thu mẫu mô rễ từ cây trong điều kiện mặn s tiến hành tinh sạch RNA
và giải trình tự, xử lí số dữ liệu và phân tích biển hiện của gene [11].

18
Chƣơng 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân tích đặc tính protein của ba nhóm TF giàu Met ở đậu tƣơng
3.1.1. Nhóm bHLH ở đậu tương
Trình tự protein và mã định danh của 21 TF giàu Met, bao gồm 11 TF
nh m bHLH, 3 TF nh m bZIP và 7 TF nh m SRF đƣợc khai thác từ nghiên
cứu trƣớc đây của Chu Đức Hà [21]. Một số đặc tính cơ bản của các họ TF
trong nghiên cứu đƣợc khai thác và tìm kiếm b ng cách tiến hành truy vấn
trình tự protein b ng các công cụ tin sinh học. Đặc tính của phân tử protein,
bao gồm kích thƣớc phân tử, trọng lƣợng phân tử, điểm đẳng điện, chỉ số bất
ổn định, chỉ số béo và độ ƣa nƣớc trung bình đƣợc xác định thông qua công
cụ Expasy [17]. Công cụ Expasy là cơ sở dữ liệu về hệ thống nghiên cứu phân
tích cấu trúc phiên mã [17]. Chính vì vậy, đây là cơ sở dữ liệu đƣợc hầu hết
nhà khoa học trên thế giới sử dụng để thu thập và khai thác các thông tin cơ
bản của phân tử protein, trong đ c kích thƣớc phân tử, trọng lƣợng phân tử,
điểm đẳng điện, chỉ số bất ổn định, chỉ số béo và độ ƣa nƣớc trung bình của
phân tử protein. Ngoài ra chúng tôi sử dụng công cụ TargetP để xác định vị trí
của các phân tử protein trong tế bào.
Từ kết quả thu đƣợc ở bảng 3.1 có thể thấy, kích thƣớc và trọng lƣợng của
các protein thuộc họ TF bHLH rất đa dạng, dao động trong khoảng từ 259 đến
491 amino acid. Trung bình kích thƣớc của các protin thuộc họ TF bHLH đạt
khoảng 380 amino acid. Chuỗi protein ngắn nhất là Glyma06g04380 đạt 258
amino acid, trong khi đ chuỗi dài nhất là Glyma10g04890 đƣợc cấu tạo từ
481 amino acid. Trọng lƣợng của protein tỷ lệ thuận với kích thƣớc, dao động
trong khoảng từ 29,2 (Glyma02g00980 đến 54,3 kDa (Glyma10g04890).
Khối lƣợng trung bình khoảng 42,4kDa. Với kích thƣớc và trọng lƣợng phân
tử khá cao dẫn đến các protein họ bHLH c độ linh hoạt thấp.

19
Mặt khác, giá trị điểm đẳng điện của các phân tử protein cũng đƣợc chứng
minh là có liên quan tới vị trí và chức năng của các protein trong tế bào [24].
Phân tích ba vị trí dƣới tế bào của các protein đ trong thấy r ng trong
plasmtid và proteome ty thể của thực vật c dƣ thừa một lƣợng protein có tính
acid. Tế bào chất và các proteome màng gồm có cả protein có tính acid và
protein basic, proteome nhân có tỷ lệ tƣơng đối của các protein có tính acid và
protein basic. Các protein có tính acid mạnh nhất không chỉ có ở tế bào chất
mà còn có trong các không bào, lysosome và nhiều protein acid tạo thành
khung tế bào [24]. Nhìn chung các protein c tính acid thƣờng đƣợc phân bố
ở tế bào chất, trong ty thể và một số bào quan c màng thƣờng chứa protein
c tính base. Kết quả cho thấy, các phân tử protein thuộc họ TF bHLH có giá
trị pI trong khoảng từ 5,84 (Glyma10g04890 đến 9,26 (Glyma02g00980).
Các protein n m trong khoảng từ 5,84 đến 6,84 bao gồm glyma10g04890,
glyma20g22280, glyma13g19250, glyma06g04380, glyma04g04190 là những
protein có tính acid. Chúng s đƣợc vận chuyển ra tế bào chất ngay sau khi
đƣợc tổng hợp trong nhân. Có 6 protein còn lại n m trong khoảng pI từ 7,2
đến 9,26 là những protein có tính base gồm glyma03g32740, glyma11g17120,
glyma01g15930, glyma05g19920, glyma03g04000, glyma02g00980. Chúng
có thể đƣợc bám trên ty thể hoặc các hệ thống có màng khác.

20
Bảng 3.1: Đặc tính của nhóm protein họ bHLH ở đậu tƣơng
Ghi chú: L(aa): Kích thước (amino acid), mW: Trọng lượng phân tử, C: Lục lạp, M: Ty thể, S: hệ thống bao gói, *: Độ
tin cậy cao.
STT Tên Protein %Met L(aa) mW (kDa) pI II Chỉ số béo GRAVY Vị trí
1 Glyma01g15930 6,75 458 49,2 8,88 47,61 55,15 -0,549 C
2 Glyma02g00980 6,15 259 29,2 9,26 39,46 88,49 -0,098 S
3 Glyma03g04000 7,54 397 44,2 9,14 51,91 55,21 -0,695 _
4 Glyma03g32740 6,22 481 52,6 7,2 63,57 60,29 -0,511 M
5 Glyma04g04190 7,17 264 30,2 6,84 68,89 57,31 -0,781 _
6 Glyma11g17120 7,73 465 49,9 8,63 46,28 51,63 -0,576 C
7 Glyma13g19250 6,29 476 52,6 6,03 65,52 49,1 -0,82 M
8 Glyma20g22280 6,79 426 44,8 5,92 62,84 51,6 -0,656 _
9 Glyma05g19920 6,2 273 30,4 8,93 52,3 64,25 -0,531 _
10 Glyma06g04380 7,34 258 29,4 6,63 59,36 59,07 -0,719 _
11 Glyma10g04890 6,1 491 54,3 5,84 65,4 50,92 -0,845 _

21
Chỉ số bất ổn định (II cũng đƣợc đề cập tới và sử dụng để xác thời gian
bán hủy của protein trong ống nghiệm. Theo kết quả phân tích, chỉ có duy
nhất một phân tử protei có chỉ số II = 39,46 < 40 nên s có thời gian bán hủy
dài hay nói cách khác thì chúng s ổn định trong ống nghiệm. Còn lại 10 phân
tử protein có chỉ số II > 40 vậy nên s có thời gian bán hủy ngắn và kém ổn
định trong ống nghiệm.
Khi quan sát bảng 3.1 ta có thể thấy r ng các chỉ số về độ ƣa nƣớc trung
bình của các protein họ bHLH đều nhỏ hơn 0 (GRAVY < 0 chứng tỏ r ng
chúng đều c tính ƣa nƣớc.
Ngoài ra, trong nghiên cứu này chúng tôi cũng sử dụng chỉ số béo
Aliphatic để đánh giá các protein. Chỉ số này đƣợc coi là một yếu tố tích cực
để gia tăng khả năng chịu nhiệt của các protein hình cầu. Điều này c ý nghĩa
thật sự với những phân tử có khối lƣợng dƣới 100.
Nh m tăng độ tin cậy cho kết quả, chúng tôi đã sử dụng phần mềm
TagertP để xác định vị trí của những phân tử protein này trong tế bào. Kết quả
cho thấy có thể có 2 protein là Glyma01g15930 và Glyma11g17120 s n m
tại lục lạp. Đối với ty thể có thể có sự xuất hiện của 2 protein là
Glyma03g32740 và Glyma13g19250. Trong hệ thống bao gói của tế bào có
thể có sự hiện diện của protein Glyma02g00980. Đây đƣợc xem là dẫn liệu
quan trọng trong những nghiên cứu chức năng gene tiếp theo.

22
3.1.2.Nhóm bZIP ở đậu tương
Bảng 3.2: Đặc điểm protein nhóm bZIP ở cây đậu tƣơng
Tên Protein
Nội dung
Glyma02g01600 Glyma08g12170 Glyma05g28960
%Met 6,67 7,69 7,32
L(aa) 149 168 163
mW (kDa) 16,9 19,1 18,4
pI 5,07 5,24 5,23
II 55,4 44,66 43,56
Chỉ số béo 68,19 65,71 68,34
GRAVY -0,664 -0,735 -0,645
Vị trí C*
C*
C*
Ghi chú: L(aa): Kích thước (amino acid), mW: Trọng lượng phân tử, C: Lục
lạp, M: Ty thể, S: Hệ thống bao gói, *: Độ tin cậy cao.
Phân tích kết quả bảng 3.2, kích thƣớc và trọng lƣợng của các phân tử
protein trong nhóm bZIP khá là nhỏ. Chiều dài phân tử dao động trong
khoảng 149 amino acid (Glyma02g01600 đến 169 amino acid
(Glyma08g12170). Khối lƣợng phân tử n m trong khoảng từ 16,9kDa
(Glyma02g01600 đến 19,1kDa (Glyma08g12170). Nhìn chung các phân tử
protein này c kích thƣớc và trọng lƣợng tƣơng đối nhỏ làm chúng c độ linh
hoạt cao và có thể dễ dàng đƣợc xuất hoặc nhập qua màng sinh học để đƣợc
thực hiện chức năng trong tế bào.
Tất cả ba phân tử protein gồm Glyma02g01600, Glyma08g12170,
Glyma05g28960 đều có giá trị pI n m trong 5,07 đến 5,24 và mang tính acid
rất cao. Cho nên những phân tử này s đƣợc vận chuyển ra tế bào chất ngay
sau khi đƣợc tổng hợp trong nhân.

23
Ngoài chỉ số pI thì chúng tôi còn phân tích thêm chỉ số béo, II và
GRAVY. Các chỉ số II của protein thuộc nh m bZIP đều lớn hơn 40 vậy nên
tính ổn dịnh trong ống nghiệm của chúng không cao. Nhìn chung đây là các
phân tử protein c tính ƣa nƣớc vì chỉ số GRAVY < 0. Chỉ số béo đƣợc coi là
một yếu tố tích cực để gia tăng khả năng chịu nhiệt của các protein hình cầu.
điều này c ý nghĩa thật sự với những phân tử có khối lƣợng dƣới 100.
Để tăng thêm độ tin cậy, chúng tôi đã sử dụng phần mềm Tagert P để xác
định vị trí của những phân tử protein này trong tế bào. Kết quả cho thấy tất cả
các protein trong nh m này đều có thể đƣợc phân bố ở lục lạp. Đây đƣợc xem
là dẫn liệu quan trọng trong những nghiên cứu chức năng gene tiếp theo.
3.1.3. Nhóm SRF ở đậu tương
Tiến hành phân tích đặc tính của các protein thuộc nhóm TF SRF qua
bảng 3.3, ta có thể thấy kích thƣớc và trọng lƣợng của nhóm này tƣơng đối là
nhỏ. Kích thƣớc của chúng n m trong khoảng 156 amino acid
(Glyma11g30490 và Glyma11g30620) đến 247 amino acid
(Glyma10g40080). Bên cạnh đ , trọng lƣợng protein cũng nhỏ dao động từ
17,9kDa (Glyma11g30490 đến 27,8kDa (Glyma10g40080). Khối lƣợng phân
tử trung bình chỉ vào khoảng 21kDa. Đối với những phân tử có trọng lƣợng
và kích thƣớc nhỏ thì các protein thuộc TF SRF c độ linh hoạt rất cao và có
thể dễ dàng xuất hoặc nhập qua màng tế bào để thực hiện chức năng sinh học
của chúng.
Bên cạnh đ , chỉ số pI của TF SRF cũng đƣợc chúng tôi đề cập tới trong
nghiên cứu này. Ở đây chỉ có duy nhất 1 protein có tính acid đ là
Glyma11g26260 (pI = 6,84). Còn lại 6 protein đều mang tính base với pI dao
động trong khoảng từ 9,26 (Glyma11g30490 đến 10 (Glyma18g05930). Rất
có thể những protein mang tính base này s bám trên ty thể hoặc các hệ thống
có màng khác của tế bào.

24
Khi tiến hành phân tích chỉ số ổn định của nhóm protein thuộc TF SRF kết
quả cho thấy tất cả các protein của nh m này đề có chỉ số II > 40. Từ đây c
thể nhận thấy r ng những protei này có thời gian bán hủy ngắn hay nói cách
khác độ ổn định của chúng trong ống nghiệm không cao. Chỉ số GRAVY của
nhóm này thể hiện đây là những phân tử protein đều c tính ƣa nƣớc
(GRAVY < 0 . Đối với chỉ số béo Aliphatic c liên quan đến độ chịu nhiệt
của protein hình cầu. Điều này c ý nghĩa thật sự với những phân tử có khối
lƣợng dƣới 100.
Để tăng cƣờng độ tin cậy của phép dự đoán, định khu dƣới tế bào của họ
TF SRF đƣợc phân tích b ng công cụ TargetP. Kết quả cho thấy là các protein
này chƣa đƣợc xác định vị trí rõ ràng trong tế bào và có thể chúng s đƣợc
phân bố tại các hệ thống bao gói trong tế bào. Đây đƣợc xem là dẫn liệu quan
trọng trong những nghiên cứu chức năng gene tiếp theo.

25
Bảng 3.3: Đặc tính protein nhóm SRF ở cây đậu tƣơng
STT Tên protein %Met L(aa) mW
(kDa)
pI II Chỉ số béo GRAVY Vị trí
1 Glyma11g26260 6,79 161 18,7 6,84 55,54 84,04 -0,65 _
2 Glyma11g30490 7,69 156 17,9 9,26 57,12 76,22 -0,437 _
3 Glyma11g30620 7,69 156 18 9,37 55,52 80,58 -0,42 _
4 Glyma18g05930 10,12 168 19,7 10 58,23 67,98 -0,641 _
5 Glyma18g05960 7,55 159 18,2 9,13 59,28 71,13 -0,574 _
6 Glyma20g27320 6,67 239 26,7 9,79 55,34 63,35 -0,444 _
7 Glyma10g40080 6,45 247 27,8 9,76 46,27 67,49 -0,466 _
Ghi chú: L(aa): Kích thước (amino acid), mW: Trọng lượng phân tử, C: Lục lạp, M: Ty thể, S: Hệ thống bao gói,
*: Độ tin cậy cao.

26
3.2. Phân tích mật độ phân bố Met ở ngoài vùng bảo thủ của c c nhóm
TF giàu Met ở đậu tƣơng
Sau khi tiến hành phân tách các trình tự amino acid ở ngoài vùng bảo thủ
của các TF là bHLH, bZIP và SRF chúng tôi đã sử dụng phần mềm BioEdit
để tính hàm lƣợng Met và thu đƣợc kết quả nhƣ hình 3.1.
Kết quả cho thấy, trong tổng số 11 protein thuộc TF bHLH có 8 protein có
tỉ lệ Met tập trung ở ngoài vùng bảo thủ rất cao từ 10,14% (Glyma06g04380)
cho tới 21,05% (Glyma03g04000 . Đa phần các protein c tỉ lệ Met phân bố
ngoài v ng bảo thủ cao đều là các protein n m trong ty thể hoặc hệ thống bao
g i của tế bào. Trong tổng số 3 protein thuộc họ TF bZip chỉ duy nhất protein
Glyma02g01600 có tỉ lệ Met ở v ng thƣợng nguồn cao (10% . Protein này c
thể đƣợc phân bố ở lục lạp. Họ TF SRF, tất cả các protein c tỉ lệ Met ngoài
v ng bảo thủ cao đều là các protein c tính base. Chúng c thể đƣợc phân bố
trong ty thể hoặc hệ thống bao g i trong tế bào. Nhƣ vậy sau khi phân tích
chúng tôi đã tìm thấy 15 trong tổng số 21 gene c sự phân bố Met nhiều ở
quanh v ng bảo thủ, vì thế các gốc Met này c thể giúp các protein đáp ứng
lại với các điều kiện bất lợi từ ngoại cảnh.

27
Hình 3.1: Tỉ lệ phân bố Methionine ngoài vùng bảo thủ các họ TF

28
3.3. Phân tích dữ liệu biểu hiện của c c gene mã hóa TF giàu Met ở đậu
tƣơng trong c c điều iện
Dựa trên nghiên cứu của Libault, chúng tôi tiến hành phân tích biểu hiện
gene của các họ TF ở điều kiện thƣờng qua kết quả RNA-seq ở 9 mô khác
nhau của cây đậu tƣơng gồm tế bào lông rễ (RH sau khi gieo 84 giờ và 120
giờ (HAS , mô ch p rễ (RT , mô rễ (R , nốt sần (N , mô lá (L , mô phân sinh
đỉnh (SAM , mô hoa (F) và vỏ quả xanh (GP). Chúng đƣợc phân thành 4 mức
độ dựa vào biểu hiện đặc trƣng của từng mô: mức dƣới ngƣỡng phát hiện
(fold change < 3 , c biểu hiện (3 ≤ fold change ≤ 10 , c xu hƣớng biểu hiện
(10 ≤ fold change ≤ 100 , biểu hiện mạnh (100 ≤ fold change < 1000) [32].
Từ các dữ liệu đã c chúng tôi xây dựng biểu đồ thể hiện mức độ biểu hiện
của các mô nhƣ hình 3.2.
Hình 3.2: Sự biểu hiện của các gene bHLH, bZIP, SRF của cây đậu tƣơng
trong các mô ở điều kiện thƣờng

29
Kết quả trên cho thấy các gene thuộc 2 họ TF là bHLH và bZIP đều c
biểu hiện mạnh ở ít nhất là một mẫu mô. Trong họTF bHLH c 4 gene biểu
hiện mạnh ở hoa và lá gồm Glyma01g15930, Glyma11g17120,
Glyma03g32740 và Glyma13g19250 c thể tham gia vào quá trình sinh
trƣởng và phát triển của cây. Đáng chú ý là gene Glyma03g32740 và
Glyma13g19250 đƣợc phân bố tại ty thể, c thể đáp ứng lại những bất lợi ở
hoa và lá.
Quan sát các gene thuộc TF bZIP c thể thấy tất cả các gene đều hiện ở
hầu hết các mô, đặc biệt chúng biểu hiện mạnh nhất ở các bộ phận dƣới mặt
đất. Gene Glyma02g01600 biểu hiện mạnh nhất tại 4 mô là nốt sần, hoa, rễ và
lông rễ. Ngoài ra gene Glyma05g2896 cũng đặc biệt biểu hiện rất mạnh tại
mô nốt sần. Hầu nhƣ các gene thuộc họ TF SRF đều biểu hiện ở dƣới ngƣỡng
phát hiện ngoại trừ gene Glyma11g26260 c biểu hiện ở rễ.
Ngoài ra trong nghiên cứu này, yếu tố bất lợi đƣợc chúng tôi quan tâm đến
là độ mặn cao. Đây đƣợc coi là một trong những yếu tố ảnh hƣởng tới quá
trình sinh trƣởng và phát triển của cây trồng. Các yếu tố mặn giúp tăng cƣờng
sự điều chỉnh để đáp ứng các bất lợi của gene, ngƣợc lại điều kiện hạn s
giảm sự điều chỉnh của gene [11]. Trong một nghiên cứu của Belamkar năm
2014 về dữ liệu đặc điểm toàn diện và định dạng RNA-seq của họ TF HD-ZIP
ở cây đậu tƣơng trong điều kiện hạn và mặn cao [11]. Dữ liệu đƣợc thu thập
từ GEO đƣợc truy cập theo số hiệu GSE57252. Từ những dẫn liệu trên chúng
tôi đã thiết lập thành biểu đồ thể hiện mức độ biểu hiện của các gene mã hóa
trong điều kiện mặn nhƣ hình 3.3 dƣới đây:

30
Hình 3.3: Sự biểu hiện của các gene bHLH, bZIP, SRF của cây đậu tƣơng
trong các mô ở điều kiện mặn
(Na0hrR: mẫu rễ sau 0 giờ trong dung dịch NaCl, Na1hrR: mẫu rễ sau 1 giờ
trong dung dịch NaCl, Na6hrR: mẫu rễ sau 6 giờ trong dung dịch NaCl,
Na12hrR: mẫu rễ sau 12 giờ trong dung dịch NaCl)
Kết quả thu đƣợc 10 gene trên tổng số 21 gene c biểu hiện khi xử lí trong
điều kiện mặn cao. Họ TF bHLH c 6 gene biểu hiện gồm Glyma01g15930,
Glyma03g04000, Glyma20g22280, Glyma03g32740, Glyma13g19250,
Glyma10g04890. Trong điều kiện mặn 2 gene Glyma03g32740,
Glyma13g19250 c biểu hiện mạnh, c thể đáp ứng các bất lợi cho cây. Các
gene trong họ TF bZIP đều c biểu hiện rất mạnh trong điều kiện mặn. Gene
Glyma02g01600 c biểu hiện mạnh nhất ở cả 3 thời điểm thí nghiệm (xử lí
mặn sau 1 giờ, 6 giờ và 12 giờ . Chúng tôi không thể tìm thấy các dẫn liệu
biểu hiện trong điều kiện mặn của hầu hết các gene thuộc họ TF SRF ngoại
trừ gene Glyma11g26260 c biểu hiện. Nhƣ vậy, sau khi tiến hành phân tích
biểu hiện các TF trong điều kiện xử lí mặn c 5 gene đáp ứng rất mạnh gồm 1
gene bHLH (Glyma13g19250), 3 gene bZIP và 1 gene SRF (Glyma11g26260)

31
c biểu hiện đáp ứng phiên mã tăng mạnh khi xử lí mặn. Đặc biệt các gene
thuộc TF bZIP đều đều đƣợc tăng cƣờng biểu hiện mạnh ở rễ trong cả điều
kiện thƣờng và điều kiện xử lí mặn.

32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Các phân tử protein thuộc họ bHLH c kích thƣớc trung bình khá lớn,
c độ linh hoạt thấp. Đối với họ bZIP và SRF c kích thƣớc và trọng lƣợng
nhỏ, c độ linh hoạt cao dễ dàng đƣợc xuất hoặc nhập qua màng tế bào để
thực hiện chức năng sinh học. Ngoài ra, các gene thuộc họ bHLH, bZIP, SRF
c thể cƣ trú ở rất nhiều vị trí để thực hiện chức năng điều h a trong tế bào.
Tất cả protein trong nghiên cứu đều là những proetin ƣa nƣớc và có khả năng
chịu nhiệt.
Trong nghiên cứu này chúng tôi đã xác định đƣợc 15 trên tổng số 21
protein thuộc 3 họ TF c hàm lƣợng Met phân bố nhiều quanh v ng bảo thủ.
Có 15 gene c biểu hiện ở ít nhất là một mô trong điều kiện thƣờng. Họ
bHLH có 4 gene biểu hiện mạnh ở hoa và lá, c thể tham gia vào quá trình
sinh trƣởng và phát triển. Họ bZIP thì biểu hiện rất mạnh ở các bộ phân dƣới
mặt đất. Các gene thuộc họ SRF hầu hết đều biểu hiện ở dƣới ngƣởng phát
hiện. Sau khi tiến hành xử lí mặn thì c 10 gene biểu hiện, trong đ c 5 gene
đáp ứng mạnh gồm 1 gene bHLH (Glyma13g19250), 3 gene bZIP và 1 gene
SRF (Glyma11g26260).
2. Đề xuất
Đề nghị cần tiếp tục phát triển nghiên cứu này trên thực nghiệm nh m
tăng độ tin cậy cho giả thuyết trên và đánh giá tính chống chịu mặn của một
số gene thuộc 3 họ TF đặc biệt là đối với TF bZIP gồm 3 gene
Glyma02g01600, Glyma08g12170, Glyma05g28960 đã đƣợc xác định là quan
trọng từ dẫn liệu đƣợc khai thác.

33
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
KHÓA LUẬN
Chu Đức Hà, La Việt Hồng, Lê Minh Tuấn, Phạm Phƣơng Thu, Phạm Thị Lý
Thu (2019 , “Phân tích vai tr của gốc methionine trong cấu trúc họ nhân tố
phiên mã ở cây đậu tƣơng (Glycine max ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ
Nông nghiệp Việt Nam (Chấp nhận đăng .

34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1] Chu Hoàng Mậu (2013 , “ Đặc điểm của gen Expansin phân lập từ giống
đậu địa phƣơng Việt Nam”, Tạp chí sinh học số, 35(1), 99-104.
[2] Ngô Thế Dân (1999), Cây đậu tương, NXB Nông nghiệp Hà Nội.
[3] Nguyễn Thị Hiền và Vũ Thị Thƣ (2004 , Hóa Sinh học, NXB Đại học
Sƣ phạm.
[4] Lê Quý Đôn (2006 , Vân Đài loại ngữ, NXB Văn h a thông tin.
[5] Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Trung (2004), Cây thuốc và động vật làm
thuốc ở Việt Nam, NXB Khoa hoc kỹ thuật Hà Nội.
[6] Trần Văn Điền (2007), Giáo trình cây đậu tương, NXB Nông nghiệp Hà
Nội.
Tài liệu tiếng Anh
[7] Atchley, W.R., Fitch, W.M., (1997), “ A natural classification of the
basic helix-loop-helix class of transcription factors”, Proc Natl Acad Sci
USA,( 94), 5172-5176.
[8] Arumuganathan, K., and Earle, E.D., (1991 , “Nuclear DNA content of
some important plant species”, Plant Molecular Biology Reporter, (9),
208-219.
[9] Brosnan, J.T., Brosnan, M.T., (2006 , “The sulfur-containing amino
acids: an overview”, J Nutr, 136 (6 Suppl): 1636s-1640s.
[10] Brivanlou, A.H., James, E., Darnell, Jr., (2002 , “Signal transduction and
the control of gene expression", Science, (295), 813.
[11] Belamkar, V., Weeks, T.M., Bharti, K.A., Farmer, D.A., Garham, A.M.,
and Cannon, B.S., (2014 , “Comprehensive characterization and RNA-
Seq profiling of the HD-Zip transcription factor family in soybean
(Glycine max during dehydration and salt stress”, BMC Genomics, 15,
950.

35
[12] Chen, L., Song, Y., Li, S., Zhang, L., Zou, C., Yu, D., (2012), “The role
of WRKY transcription factors in plant abiotic stresses”, Biochim
Biophys Acta, (1819), 120-128.
[13] Ellenberger, T., Fass, D., Arnaud, M., Harrison, S.C., (1994 , “Crystal
structure of transcription factor E47: E-box recognition by a basic region
helix-loophelix dimer”, Genes Dev, (8), 970–980.
[14] Emanuelsson, O., Brunak, S., Heijne, G.V., Nielsen, H., (2007),
“Locating proteins in the cell using TargetP, SignalP and related tools”,
Nat Protoc, 2(4), 953-971.
[15] Gurley, W.B., Hepburn, A.G., & Key, J.L., (1979 , “Sequence
organization of the soybean genome”, Biochim Biophys Acta, (561), 167-
183.
[16] Goldberg, R.B., (1978 , “ DNA sequence organization in the soybean
plant”, Biochem Genet, 16, 45-68.
[17] Gasteiger, E., Gattiker, A., Hoogland, C., Ivanyi, I., Appel, R. D.,
Bairoch, A., (2003), “ExPASy: The proteomics server for in-depth
protein knowledge and analysis”. Nucleic Acids Res, 31(13): 3784-3788.
[18] Hymowitz, T., (1970 , “On domestication of Soybean”, Econ Bot, (24),
408-421.
[19] Hymowitz, T., (2004), “Speciation and cytogenetics”. p. 97-136. In H.
R. Boerma, J. E. Specht (eds.).Soybeans: improvement, production, and
uses. American Society of Agronomy, Crop Science Society of America,
and Soil Science Society of America, Madison, WI, Agronomy Series, no.
16, 1180 p.
[20] Hudson, K.A., Hudson, M.E., (2015 , “A classification of basic helix-
loop-helix transcription factors of soybean”, Int J Genomics, (2015),
603-182.

36
[21] Ha, D.C., Quynh, N.L., Huy, Q.N., Dung, T.L., (2016), Genome-wide
analysis of genes encoding methionine-rich proteins in Arabidopsis and
Soybean suggesting their roles in the adaptation of plants to abiotic
stress, Int J Genomics, (2016),1-8.
[22] Hall, T.A., (1999), “BioEdit: A user-friendly biological sequence
alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT”, Nucleic
Acids Symp Ser, 41, 95-98.
[23] Jakoby, M., B. Weisshaar, W. Dröge-Laser, J. VicenteCarbajosa, J.
Tiedemann, T. Kroj and F. Parcy, (2002), bZIP transcription factors in
arabidopsis. Trends Plant Sci, (7),106-111.
[24] Kiraga, J., Mackiewicz, P., Mackiewicz, D., Kowalczuk, M., Biecek, P.,
Polak, N., Smolarczyk, K., Dudek, M.R., Cebrat, S., (2007), “The
relationships between the isoelectric point and: length of proteins,
taxonomy and ecology of organisms", BMC Genomics, (8), 163.
[25] Koc, A.B., Abdullah, M., Fereidouni, M., (2011 , “ Soybean -
Applications and Technology”, Published by InTech.
[26] Kilian, J., Peschke, F., Berendzen, K.W., Harter, K., Wanke, D., (2012)
“Prerequisites, performance and profits of transcriptional profiling the
abiotic stress response”, Biochim Biophys Acta, (1819), 166–175.
[27] Kim, G., Stephen, J.W., (2014), “Methionine oxidation and reduction in
proteins”, J Biol Chem, 293(19), 7355-7366.
[28] Kumar, S., Stecher, G., Tamura, K., (2016), “MEGA7: Molecular
evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets”, Mol Biol
Evol, 33(7),1870-1874.
[29] Lackey, J.A., (1980 , “Chromosome numbers in the phaseoleae
(Fabaceae:Faboideae and there relation to taxonomy”, Am J Bot, 67 (4),
595-602.
[30] Le, D.T., Nishiyama, R., Watanabe, Y., Mochida, K., Kazuko
Yamaguchi-Shinozaki, Shinozaki, K., and Tran, L.S.P., (2011),

37
“Genome-wide survey and expression analysis of the plant-specific NAC
transcription factor family in Soybean during development and
dehydration stres”, DNA Res, 18(4), 263-76.
[31] Latchman, D.S., (1997 , “Transcription factor : An overview”, Int J
Biochem Cell Biol, 29(12), 1305-1312.
[32] Levine, R.L., Mosoni, L., Berlett, B.S., Stadtman, E.R., (1996),
“Methionine residues as endogenous antioxidants in proteins”, Proc Natl
Acad Sci USA, 93(26), 15036-40.
[33] Li, X., Duan, X., Jiang, H., Sun, Y., Tang, Y., Yuan, Z., Guo, J.,
Liang, W., Chen, L., Yin, L., Ma, H., Wang, J., and Zhang, D., (2006),
“Genome-Wide analysis of basic/helix-loop-helix transcription factor
family in rice and arabidopsis”, Plant Physiol, (141), 1167–1184.
[34] Libault, M., Farmer, A., Joshi, T., Takahashi, K., Langley, J.R., Farnklin,
D.L., Xu, D., May, G., and Stacey, G., (2010 , “An integrated
transcriptome atlas of the crop model Glycine max, and its use in
comparative analyses in plants”, Plant J, (63), 86-99.
[35] Ledent, V., Vervoort, M., (2001 , “The basic helix – loop – helix protein
family: comparative genomeics and phylogenetic analysis”, Genome
Res, 11(5), 754-70.
[36] Murre, C., McCaw, P.S, Baltimore, D., (1989), “A new DNA binding
and dimerization motif in immunoglobulin enhancer binding,
daughterless, MyoD, and myc proteins”, Cell, (56), 777-783.
[37] Nakashima, K., Y. Ito and K. Yamaguchi-Shinozaki, (2009),
“Transcriptional regulatory networks in response to abiotic stresses in
Arabidopsis and grasses”, Plant Physiol (149), 88-95.
[38] Nesi, N., Debeaujon, I., Jond, C., Pelletier, G., Caboche, M., Lepiniec,
L., (2000), “The TT8 gene encodes a basic helix-loop-helix domain

38
protein required for expression of DFR and BAN genes in Arabidopsis
siliques”, Plant Cell, (12), 1863–1878.
[39] Quach, T.N., Nguyen, H.T.M., Valliyodan, B., Joshi, T., Xu, D.,
Nguyen, T.H., (2014 , “Genome-wide expression analysis of soybean
NF-Y genes reveals potential function in development and drought
response”, Mol Genet Genomics, 290(3),1095-115.
[40] Quail, P.H., Huq, E., (2002 , “PIF4, a phytochrome-interacting bHLH
factor, functions as a negative regulator of phytochrome B signaling in
Arabidopsis”, EMBO J, 21(10), 2441-2450.
[41] Ramsay, N.A., Glover, B.J., (2005 , “ MYB-bHLH-WD40 protein
complex and the evolution of cellular diversity”, Trends Plant Sci, (10),
63–70.
[42] Ravanel, S., Gkière, B., Job, D., and Douce, R., (1998 , “The specific
features of methionine biosynthesis and metabolism in plants”, Proc Natl
Acad Sci USA, (95), 7805-7812.
[43] Rushton, D.L., Tripathi, P., Rabara, R.C., Lin, J., Ringler, P., Boken,
A.K., Langum, T.J., Smidt, L., Boomsma, D.D., Emme, N.J., Chen,
X., Finer, J.J., Shen, Q.J., Rushton, P.J., (2012 , “WRKY transcription
factors: Key components in abscisic acid signalling”, Plant Biotechnol.
J, (10), 2-11.
[44] Rinalducci, S., Murgiano, L., Zolla, L., (2008), “Redox proteomics: basic
principles and future perspectives for the detection of protein oxidation
in plants”, J Exp Bot, 59(14), 3781-3801.
[45] Shore, P., Andrew, D., Sharrocks, (1995 , “The MADS-box family of
transcription factors”, Eur J Biochem, (229), 1-13.
[46] Umezawa, T., M. Fujita, Y. Fujita, K. Yamaguchi-Shinozaki and K.
Shinozaki, (2006), “Engineering drought tolerance in plants: discovering

39
and tailoring genes to unlock the future”, Curr Opin Biotechnol, (17),
113-122.
[47] Udvardi, M.K., Kakar, K., Wandrey, M., Montanari, O., Murray, J.,
Andriankaja, A., Zhang, J.Y., Benedito, V., Hofer, J.M., Chueng, F.,
(2007), “Legume transcription factors: Global regulators of plant
development and response to the environment”, Plant Physiol, (144),
538–549.
[48] Valley, C.C., Cembran, A., Perlmutter, J.D., Lewis, A.K., Labello, N.P.,
Gao, J., Sachs, J.N., (2012 , “The methionine – aromatic motif plays a
unique role in stabilizing protein structure”, J Biol Chem, 287(42),
34979-91.
[49] Wei, L.Q., W.Y. Xu, Z.Y. Deng, Z. Su, Y. Xue and T. Wang., (2010),
“Genome-scale analysis and comparison of gene expression profiles in
developing and germinated pollen in Oryza sativa”, BMC Genomics,
(11), 338.
[50] Yu, Y., Wang, N., Hu, R., Xiang, F., (2016 , “Genome-wide
identification of soybean WRKY transcription factors in response to salt
stress”, SpringerPlus, (5),920.
[51] Zhang, M., Liu, Y., Shi, H., Guo, M., Chai M., He, Q.,Yan, K., Cao, D.,
Zhao, L., Cai, H., and Qin, Y., (2018 , “Evolutionary and expression
analyses of soybean basic Leucine zipper transcription factor family”,
BMC Genomics, (19), 159.

PHỤ LỤC
Trình tự protein của 21 gene trong nghiên cứu ở định dạng fasta:
>Glyma01g15930
MSQCVPSWDVEDNPPPSRVSLRSNSNSTAPDVPMLDYEVAELTWENGQLSMHGLGLPRVPVKPPTAVTNK
YTWEKPRASGTLESIVNQVTSFPHRGKPTPLNGGGGGGVYGNFRVPWFDPHATATTTNTVTMDALVPCSN
REQSKQGMESVPGGTCMVGCSTRVGSCCGGKGAKGHEATGRDQSVSGSATFGRDSKHVTLDTCDREFGV
GFTSTSINSLENTSSAKHCTKTTTVDDHDSVSHSKPVGEDQDEGKKKRANGKSSVSTKRSRAAAIHNQSER
KRRDKINQRMKTLQKLVPNSSKSDKASMLDEVIEYLKQLQAQLQMINRINMSSMMLPLTMQQQLQMSMM
SPMGMGLGMGMGMGMGMGMDMNSMNRAHIPGIPPVLHPSAFMPMAASWDAAAAAGGGDRLQGTPAN
VMPDPLSTFFGCQSQPMTIDAYSRLAAMYQQLHQPPPASGSKN*
>Glyma02g00980
VSFGCVLTSHLHSLFSFNSLCKKSTVDIHQMIRTILHLVNVLSFLWFMNDEEPEDVVKEKPAREGTGVKRSR
NAQVHNLCERKRRDKINKRMRILKELIPNCNKTDKASMLDDAIEYLKTLKLQIQMMSMDAGFCIPFMMLR
NAAHHMMNTPLLHQLMGLGMGFRPDTAIPCSLPQFPITPLPAITDNRVHFFGFPNQVPPMPISHAPFIPMLG
NPSTQTPLATSTAINLAENPASSQLTTLMASVPKNLYLTCQRQLL*
>Glyma03g04000
MSQRVPNCDVDDNNNIPTTTKIPLLPNFNFISHEVPMLGYQAAELPCKKGQPSTYKGSHGNLTSTWDKPRT
SGGTLESIVSQHVSENRYKLVTMDALVPCSEQQGTQKAVVSERLDACGKSRFPRVVAQEEVEKRAGVVAR
GTRGTTTLELGGCKDWSVSGSETCRRELSVTFNSATKGSPENTTSSGKQCTGTTTNDDRDSISHRISQGEVP
DEDYKATKVDRSSGSNKRIKANSVVHKQSERRRRDKINQRMKELQKLVPNSSKTDKASMLDEVIQYMKQ
LQAQVQMMNWMKMYTSMMLPITMQQQQQQQQLKMSMMMAQMGMGMGMSKDMVMNMNSMNIPGF
PPMLPFPSFMPMAPCGDQLQGTPEKSVTMDAYSTMASLYQQLFHPPASSSKN*
>Glyma03g32740
MELLWHNGQVVVQSQNQRSLRKLPPVTNSHDASPAGPSMTREIRPLVENFNQHLFMHEGEMASWLHYPID
DDEPAFMQTLGHTSQLTELRPMSANPRPPIPPPRRPEQRTPNFAYFSRHNTRAAEPSVKAAARESTVVDSCD
TEAAASRVSETVRSAAEGGAGVAAPSTSAGGGRSTMMYDLTMTSSPGGSSSCDEPVQVAAAEEDRKRKG
REAEEWECQSELQIPCTLVYANVRWVSDVGLREHSPRCCIYFGAVALCSFGTVITFTVVAAHVQAKKQVC
GSTSTKRSRAAEVHNLSERRRRDRINEKMKALQELIPRCNKSDKASMLDEAISYLKSLQLQVQMMSMGCG
MVPVMFPGIQQYMPAMGMGVGMGMGMEMGMNRPVMPFPNMLPGSALPAATAAAAHLGPRMQAANQS
DNNMVTSAGPPDPNQSRIPNFTDPYQQYLGPHQMQFQLIQNQAMNQPNVSKPSNNGGPANPENH*
>Glyma04g04190
MEQLKPEEYQMDVMTMMLQQLPQLSEPYTHTMEGFHPPEDHFYGNNTMPLADLIDNNNPHSSMPWSSSY
SFTHLPSSTISFSNNNPIMLQEQQQHSPSETYEDANANPYGGEKRSSMAAMREMIFRMAAMQPIHIDPESVK
QPKRRNVKISKDPQSVAARHRRERISERIRILQRLVPGGTKMDTASMLDEAIHYVKFLKTQVQSLQRASSAN
NNIRPLGTSTVNATGIGFPVAMSTTSNSTPYFPLPKPYQARHMENMHDRYD*
>Glyma11g17120
MSQCVPSWDVEDNPPPSRVSLRSNSNSTAPDVPMLDYEVAELTWENGQLSMHGLGLPRVPVKPPTAATNK
YTWEKPRGSGTLESIVNQATSFSHQEKPRPLNGDSGGGGGVYGNFMVPWFDPHAAATTTTTTTNTMTMD
ALVPCSNREQGKKKGMESGPGTCMVGCSTRVGSCCGGKGAKGHEASGRDQSVSGSATFGRDSKHVTLDT
CDREFGVAFTSTSINSLENTSYAKHCTKTTTIEEHDSVSHSKPMGEDGDEEKKKRANGKSSVSTKRSRAAAI
HNQSERKRRDKINQRMKTLQKLVPNSSKTDKASMLDEVIEYLKQLQAQVQMMNRINMSSMMLPLTMQQ
QLQMSMMSPMGMGLGMGMGMGMGMGMDMNSMNRANIPGIPPVLHPSAFMPMAASWDAAVAAAAGG
GDRLQGTPASVMPDPLSTIFGCQSQPMTMDAYSRLAAMYQQLHQPPTSGSKN*

>Glyma13g19250
MELLWQNGQVVMQSQNQRPFRKPPQPPEANGGDGAISAREIRSSEAENYNNSQHLFMQEDEMAAWLHYP
IHEDPPPFDHHDFGADIFYPPPNATASQNRGSAAVQSSFRTTELWHPAPRPPIPPPRRPEHAPSRIHNFAHFTK
HGNASSSSKAAAAAQPTVVDSCETPVATAEHAETGRARAAAGKTAVSDGGRETATCDVTVTSSPGDSSGS
AEPVEREPMADRKRKGREHEESEFQSEDVDFESPEAKKQVHGSTSTKRSRAAEVHNLSERRRRDRINEKM
KALQELIPRCNKSDKASMLDEAIEYLKSLQLQVQMMSMGYGMVPMMFPGIQQYMPPMGMGIGMGMGM
EMGMGMNRPVMPFTNMLASSTLPAATAAVHLGPRFPMPPFHMPHVAAPDSSRMQGANHPDNNMLNSLG
TLDPDQSRIPNFTDPYQQYLGLQQAQLQLMQTMNQQNVSKPSSSRGQENPEKHQSDET*
>Glyma20g22280
MEIKNKGAAATSSNPPESILVDSSGECSKEPTMQCQQVVEQSKPDVNSLQPKSVEQNAVPSKQSEPASKESA
TKIDQTPNQVLGDSGTKGQTAAEKSMEPAVASSSVCSGTGADQGSDEPNQNLKRKTKDTDDSECHSEDVE
EESAGAKKTAGGQGGAGSKRSRAAEVHNLSERRRRDRINEKMRALQELIPNCNKVDKASMLDEAIEYLKT
LQLQVQIMSMGAGLYMPPMMLPAGMQHMHAPHMAPFSPMGVGMHMGYGMGYGMGMPDMNGGSSRF
PMIQVPQMQGTHIPVAHMSGPTALHGMARSNPPGYGLPGQGYPMHMPPASVFPFSGGPLMNSPAQGLHA
RGSSGLVETVDSASASGLKDQMQNVDPQVKQSTGGCDSTSQMPTQCEAAAVGFEQSALAHSRGHASKAN
DNGAVNPDPGR*
>Glyma05g19920
MDVDIVKTSSNNNNMDVMAMMMQMEKFPELFCDPFYTTSYQETDLLSSGSSSTTSASTLFNNNSIVTTTPP
PTTTLVDPTPSNVVQFSKIDDLFQHQHQQQPMSQSLQPYPSEKKNSMAAMREMIFRIAVMQPVHIDPESIKP
PKRRNVKISKDPQSVAARHRRERISERIRILQRLVPGGTKMDTASMLDEAIHYVKFLKKQVQTLEQAGANT
SPHSNTNSPNNHVVGAAGFPLGMSSNYSNNSSVNYSSLLMKGGCQPCQMFGSTSKQLLS*
>Glyma06g04380
MEQQHMDMMTMMMLQHLPEFSEPYTHTMEGFHPPSEEFCGNNNNNIRNTMQLADLIDNNNPLSPIPWSSS
YSFTHLPASTTEISFSNNSHPTTPIMLQEHEQQYEGANANPYGGEKRNSMAAMREMIFRMAAMQPIHIDPES
VKAPKRRNVKISKDPQSVAARHRRERISERIRILQRLVPGGTKMDTASMLDEAIHYVKFLKTQVQSLERASS
ANNNIRPLNAAGQIGFPVASTPYFPLPSKPYQAPNMDNMHDTYH*
>Glyma10g04890
MDDDDEEYPIPVSKKPSTQNDEIMELLWQNGQVVMQNQNQRPFRKQPPTTDGDGPIPAREIRSSEAENYNS
QHLFMQEDEMASWLHYPIHEDPPPFDHHDFCADILYPPPNATASQNQSSASVQSSVRTTELQHPAPRPPIPPP
RRQEHTLSRIHNFTHFAKHGNASSSSKAAAPAQPTVATAEHVETGRASVSAAAGKTPASDGGRETATCDV
TVTSSPGGSSGSAEPVQREPVVNRKRKGREQEESEYQSEDVDFESPEAKKQVRGSTSTKRSHAAEVHNLSE
RRRRDRINEKMKALQELIPRCNKSDKASMLDEAIEYLKSLQLQVQMMSMGCGMVPMIFPGIQQYMPPMG
MGIGMGMGMGMEMGMGMNRSVMPFPNMLASSTLPAATATAHLGPRFPMPPFHMPHVATPDSSRMQGA
NHPDNNMLNSLGTLDPDQSCIPNFTDPYQQYLSLQQAQLQLMQTMNQPNVSKPSTSRGQENPEKHQSDKT
>Glyma02g01600
MASIQRPASSGSSEGGDPVMYERKRKRMESNRESARRSRMKKQKQLEDLTDEVSRLEGENARLAPSIKVK
EEAYVEMEAANDILRAQTMELADRLRFLNSIIEIADEVGGESFEIPQIPDPLFMPWQIPHPMMATPPDMFFHG
NEGLFA*
>Glyma08g12170
MASPGGSGTYSSGSSSLQNSGSEGDRDIMEQRKRKRMLSNRESARRSRMRKQQHLEGLSAQLDQLKKENT
QMNTNIGISTQLYLNVEAENAILRAQMEELSKRLNSLNEMISLINSTTTTNNCLMFDEAQETTTQLFNDCGF
MDAWNYGIPLNQQIMAYADNDMLMMY*

>Glyma05g28960
MASPGGSGTYSSGSSSLQNSGSEGDRDIMEQRKRKRMLSNRESARRSRIRKQQHLEGLSAQLDQLKKENA
QINTNISITTQMYLNVEAENAILRAQMGELSNRLNSLNEMISFINSTNNNCLMMFDEAQETTTQLFNDCGFM
DYAWNGIPIMASADNEMLIMY*
>Glyma11g26260
MKKMNEISTLCGIETCAIIYSPNDPQPEVWPSDSGVQRVLSRFMEMPEVRQSRKMLNQESFLRQMITKGQQ
QLTRQRNENRKKEMTNLMLQYLTAGKVVGNPSLVDLNDLSWLIDQNLNEIEKKITMLQIQEVVIPVIENEG
HMNHVQGLESNMDTKKKQH*
>Glyma11g30490
MAPGKLKLTFIGNDSKRKNVCKKRKQSLLKKTEELSMLCGVEACAIVYGPNDPRPVIWPSEFGVENVLRKF
MSMPHWEQSKKMVNQESFIAQSIMKSKEKLQKIVKENKDIEMSLFMAHCFKTGMFQPDINMTTADMNVL
ASIIEQNLKDIDKRME
>Glyma11g30620
MAPGKLKLTFIGNDFKRKNVCKKRKQSLLKKTEELSMLCGVEACAIVYGPNDPRPVIWPSELGVENVLRKF
MSMPQLEQSKKMVNQESFIAQRIMKSKEKLQKIVKENKEIEMSLFMAHCFKTGMFQPDINMTTADMNVLS
SIIEQNLKDIDKRME
>Glyma18g05930
MTRKKVQPAFISFDSARKLTYKKMKKGMLKKIDEPSTLCGIEACAIVYSPRILRQRVLEKFMSMPELEQSKK
MVNQESFTAQSIMKGNKQMMKLMKDNRRRSRARPDNNMTIANLNFLSRMVDQNLKDIDKRMETLKMQT
PALNYALGSDMNTAEPMQNLWFMDFLNN
>Glyma18g05960
MATGKLKLTFVANDSQRKTVCKKRKQSLLKKTEELSTLCGIEACAIVYGPNDHRPEIWPSESGVKNVLGKF
MNKPQWEQSKKMMNQESFIAQSIMKSKDKLQKVVKENKEIEMSLFMAQCFQTGMFQPDINMTAADMNV
LSSEIEQNLKDIDKRMEMLK
>Glyma20g27320
MSGPKKSRGRQKIEMKKMSNESNLQVTFSKRRSGLFKKASELCTLCGADVALIVFSPGEKVFSFGHPNVDA
VIDRYLERAPPTESFMEAHRMAHVRDLNAQLTQISNHLDAGRKRAEELNLMKKEAQAHLWWARPVDGM
SMAQMKQFKAALEELKKQVARLADRAMLQSVTNPTHEFFPAAGVSSSSSSNSNSNPLSPQVFSPHLIQPPM
LQNFMSMMPRHHGFNYMGMGGYGPAAGFF*
>Glyma10g40080
MSGPKKSRGRQKIEMKKMSNESNLQVTFSKRRNGLFKKASELCTLCGTDVALVVFSPGQKVFSFGHPNVD
AVIDRYLARPPPTDSGTMQIIEAHRMAHVHDLNVQLTQINNQLDHERKRTNELNLMNKEAQAQMWWARP
VDGMSMAQVKQFKAALEEMKKQVARLVDRAMLQSVTNPTLQFFPGVSSSSNSNLVHQPHPLPAPQVFTP
HLIQPPMLQNFMFHDGSMMRHHGFDNIGMGGYGPTAGFF*

PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA GỐC METHIONINE TRONG CẤU TRÚC HỌ NHÂN
TỐ PHIÊN MÃ Ở ĐẬU TƢƠNG (Glycine max)
Chu Đức Hà1
, La Việt Hồng2
, Lê Minh Tuấn1,2
, Phạm Phƣơng Thu2
, Phạm Thị Lý
Thu1
1
Viện Di truyền Nông nghiệp, VAAS
2
Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2
Thông tin liên hệ: Chu Đức Hà. ĐT: 0983 766 070. Email: hachu_amser@yahoo.com
TÓM TẮT
Methionine (Met) là một axit amin đ ng vai tr thiết yếu ở thực vật. Các gốc Met cấu trúc đƣợc giả
thuyết là tham gia bảo vệ phân tử protein chống lại bất lợi ôxi h a xảy ra trong tế bào khi gặp điều kiện bất
lợi. Trong nghiên cứu này, 21 phân tử protein giàu Met (Met-rich protein, MRP , thuộc ba nh m nhân tố
phiên mã (transcription factor, TF lần lƣợt là Basic helix-loop-helix (bHLH , Basic leucine zipper (bZIP
và Serum response factor (SRF ở đậu tƣơng (Glycine max đã đƣợc phân tích nh m chứng tỏ giả thuyết
trên. Kết quả phân tích đã đƣa ra 15 MRP c sự phân bố dày đặc của gốc Met trên hai khoảng ngoại biên
quanh v ng bảo thủ. Thông qua các công cụ tin sinh học, các TF này đều ƣa nƣớc và hầu nhƣ không bền
vững trong ống nghiệm. Trong đ , một số TF c thể phân bố trong tế bào chất, ty thể hoặc trên hệ thống bao
g i. Dựa trên dữ liệu biểu hiện trong điều kiện thƣờng, phần lớn các gen mã h a họ bHLH và bZIP đều c xu
hƣớng tăng cƣờng biểu hiện ở ít nhất một cơ quan chính. Phân tích dữ liệu RNA-Seq cho thấy, một số gen
mã h a họ bHLH và SRF c mức độ phiên mã đáp ứng, trong khi các gen mã h a họ bZIP c đáp ứng tăng ở
rễ đậu tƣơng xử lý mặn. Nghiên cứu này s đƣợc tiếp tục nh m đánh giá thực nghiệm biểu hiện của các gen
mã h a 21 MRP này trong các điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
T hóa: Bất lợi, đậu tƣơng, Methionine, nhân tố phiên mã, tin sinh học.
I. MỞ ĐẦU
Dƣới tác động của ngoại cảnh bất lợi, sự dƣ thừa của một số dạng chứa ôxi nguyên
tử hoạt động đã gây ra những tổn thƣởng đến các đại phân tử, ảnh hƣởng tiêu cực đến sinh
trƣởng và phát triển của tế bào thực vật. Khoảng 68 % đại phân tử bị tác động từ quá trình
này là các protein. Trong đ , các gốc Methionine (Met) trên phân tử protein, do có mạch
chứa lƣu huỳnh, nên rất dễ bị ôxi hóa, làm biến đổi cấu trúc dẫn đến thay đổi hoặc gây mất
chức năng của protein [1]. Đây là một axít amin đ ng vai tr thiết yếu trong đời sống của
thực vật, tham gia vào con đƣờng Yang, liên quan đến nhiều chu trình nội bào quan trọng
nhƣ hình thành màng tế bào, tổng hợp diệp lục và củng cố thành tế bào [2]. Giả thuyết đặt
ra là, liệu r ng các gốc Met liên kết trên chuỗi polypeptide có thực sự tham gia vào cơ chế
bảo vệ cấu trúc để duy trì chức năng của phân tử protein trong điều kiện bất lợi hay không?

Gần đây, 213 phân tử protein giàu Met (Met-rich protein, MRP đã đƣợc sàng lọc ở
đậu tƣơng (Glycine max) [3]. Các MRP này đã đƣợc xác định tham gia vào nhiều quá trình
quan trọng trong tế bào, trong đ , 20 % MRP liên quan đến điều h a phiên mã ở đậu tƣơng
[3]. Nhƣ đã biết, nhân tố phiên mã (transcription factor, TF là họ protein tham gia điều
h a sự biểu hiện của gen, vì vậy liên quan đến cơ chế đáp ứng và khả năng chống chịu với
điều kiện bất lợi.
Trong nghiên cứu này, 3 nh m TF giàu Met cơ bản ở đậu tƣơng, bao gồm Basic
helix-loop-helix' (bHLH), 'Basic leucine zipper (bZIP và Serum response factor (SRF
[3], đã đƣợc khai thác để chứng minh giả thuyết về vai tr của các gốc Met liên quan đến
cơ chế đáp ứng ở thực vật trên để phân tích đặc tính lý h a học của protein và khảo sát sự
phân bố của các gốc Met trên phân tử. Mức độ biểu hiện của gen mã h a các TF đƣợc phân
tích tại một số cơ quan chính trên đậu tƣơng. Kết quả của nghiên cứu này c thể cung cấp
những dẫn liệu quan trọng về vai tr của các gốc Met liên quan đến tính chống chịu điều
kiện bất lợi ở đậu tƣơng.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghi n cứu
Trình tự protein và mã định danh của 21 TF giàu Met, bao gồm 11 TF nh m bHLH, 3 TF
nh m bZIP và 7 TF nh m SRF đƣợc khai thác từ nghiên cứu trƣớc đây [3] (Bảng 1 .
Bảng 1. Thông tin về các TF giàu Met đƣợc khai thác trong nghiên cứu này [3]
TT Mã định danh TF TT Mã định danh TF TT Mã định danh TF
01 Glyma01g15930
bHLH
08 Glyma10g04890
bHLH
15 Glyma10g40080
SRF
05 Glyma04g04190 12 Glyma02g01600
bZIP
19 Glyma18g05930
2.2. Phƣơng ph p nghi n cứu
- Phƣơng pháp phân tích v ng bảo thủ của protein: Các nh m TF đƣợc kiểm tra v ng bảo
thủ b ng phần mềm MEGA (v. 7.0 [4]. Trình tự ngoại biên từ đầu 3 và 5 đến vị trí tiếp
giáp v ng bảo thủ đƣợc tách biệt để xác định sự phân bố các gốc Met b ng công cụ
BioEDIT [5].

- Phƣơng pháp xác định đặc tính lý h a của protein: Trình tự axit amin (.fasta đƣợc phân
tích trên công cụ ExPASy Protparam [6] để đánh giá các đặc tính lý h a học của chuỗi truy
vấn. Một số chỉ tiêu đƣợc quan tâm, bao gồm điểm đẳng điện lý thuyết (Isoelectric point,
pI), chỉ số bất ổn định (Instability index, II , độ ƣa nƣớc (Grand average of hydropathicity,
GRAVY).
- Phƣơng pháp dự đoán vị trí phân bố nội bào của protein: Trình tự axít amin (.fasta của
các TF đƣợc sử dụng để tìm kiếm vị trí cƣ trú trong tế bào thông qua công cụ TargetP [7].
Trong đ , mức độ tin cậy của thuật toán đƣợc xác định theo thang điểm 5 [7].
- Phƣơng pháp phân tích in silico mức độ biểu hiện gen trong điều kiện thƣờng: Mức độ
phiên mã của gen mã h a các TF đƣợc xác định trong điều kiện thƣờng dựa trên dữ liệu
microarray đã công bố [8]. Trong đ , chín mẫu mô, bao gồm lông rễ thu ở thời điểm 84 và
120 h sau nảy mầm (84-, 120-hour-after-sprayed root hair, RH 84 HAS, RH 120 HAS , nốt
sần (Nodule, N , mô phân sinh đỉnh chồi (Shoot apical meristem, SAM), hoa (Flower, F ,
vỏ quả xanh (Green pod, GP , lá (Leaf, L , rễ (Root, R , ch p rễ (root tip, RT đƣợc khai
thác và phân tích [8]. Mã định danh của gen mã h a TF đƣợc truy vấn trên dữ liệu
microarray để tìm kiếm mức độ biểu hiện của gen tƣơng ứng ở các mô trong điều kiện
thƣờng.
- Phƣơng pháp phân tích in silico mức độ biểu hiện gen trong điều kiện bất lợi: Mức độ
phiên mã của gen mã h a các TF trong điều kiện hạn đƣợc khai thác trên dữ liệu RNA-Seq
đã ghi nhận gần đây (GSE57252 [9]. Trong đ , mẫu rễ xử lý với dung dịch NaCl 100 mM
trong 0 (đối chứng , 1, 6 vá 12 h đƣợc thu thập để phân tích RNA-Seq [9]. Mã định danh
của gen mã h a TF đƣợc truy vấn trên dữ liệu RNA-Seq để tìm kiếm mức độ biểu hiện của
gen tƣơng ứng ở rễ trong điều kiện xử lý mặn.
- Phƣơng pháp phân tích và mô hình h a dữ liệu biểu hiện gen: Số liệu thƣờng phân tích
b ng bản đồ nhiệt (heatmap trên công cụ Microsoft Excel và minh họa trên Adobe
Illustrator.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả phân tích sự phân bố của gốc Met trong c c họ TF ở đậu tƣơng
Với giả thuyết đặt ra, v ng thƣợng nguồn (upstream region và hạ nguồn
(downstream region của các nh m TF đƣợc chọn lọc để xác định mức độ phân bố của các
gốc Met trên protein. Trƣớc tiên, v ng bảo thủ của các TF đƣợc xác định b ng công cụ
MEGA [4]. V ng bảo thủ của họ TF bHLH giàu Met ở đậu tƣơng c cấu tạo gồm bốn
domain, basic-helix-loop-helix , trong khi các thành viên của họ TF bZIP đều chia sẻ cấu

trúc bảo thủ gồm ba v ng, basic-hinge-leucine zipper (Hình 1 . Phân tích trình tự tƣơng
đồng cho thấy họ TF SRF c v ng bảo thủ MADS-box (Hình 1 .
Hình 1. Sự phân bố của các gốc Met trên trình tự polypeptide của ba nh m TF ở đậu tƣơng
Khảo sát hai v ng ngoài trình tự bảo thủ của ba nh m TF đã cho thấy sự mật độ
dày đặc của các gốc Met. Cụ thể, phần lớn các TF thuộc họ bHLH (tám trên tổng số 11 c
v ng thƣợng nguồn hoặc hạ nguồn quy tụ nhiều gốc Met (lớn hơn 10 % (Hình 1 . Chỉ c
một TF thuộc họ bZIP, Glyma02g10600, đƣợc xác định c sự phân bố dày dặc của gốc
Met ở hai v ng ngoại biên cận bảo thủ (Hình 1 . Trong khi đ , hai đoạn trình tự ngoài
v ng bảo thu của hầu hết các thành viên của họ SRF (sáu trên bảy đƣợc ghi nhận sự c
mặt của rất nhiều gốc Met (Hình 1 . Trƣớc đây, Luo và cộng sự (2009 đã chứng minh vai
tr của các gốc Met trên phân tử protein giúp chống lại các bất lợi ôxi h a b ng cách thay
thế Met với Norleucine [10]. Nhƣ vậy, kết quả của nghiên cứu này đã tìm ra đƣợc 15 trên
tổng số 21 TF c sự tập trung nhiều Met quanh v ng bảo thủ, vì thế, các gốc Met này c
thể giúp phân tử protein đáp ứng lại điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
3.2. Kết quả phân tích đặc tính lý hóa của nhân tố phi n mã giàu Met ở đậu tƣơng
Đặc tính lý h a của phân tử protein đƣợc thể hiện ở giá trị pI, II và GRAVY thông
qua phân tích trên cổng thông tin ExPASy Protparam [6]. Kết quả đã chỉ ra r ng hầu hết
các TF, ngoại trừ Glyma02g00980 (một thành viên của họ TF bHLH c giá trị II lớn hơn

40, cho thấy chúng không ổn định trong điều kiện kiểm tra trong ống nghiệm (Bảng 2 .
Phân tích từ ExPASy Protparam [6] cũng ghi nhận tất cả các TF c chỉ số GRAVY nhỏ
hơn 0, suy ra 21 phân tử protein này đều ƣa nƣớc (Bảng 2 .
Bảng 2. Đặc tính lý h a của 3 nh m TF giàu Met đƣợc tìm thấy ở đậu tƣơng
TT Tên protein TF pI II GRAVY BQ TT Tên protein TF pI II GRAVY BQ
01 Glyma01g15930
bHLH
8,88 47,61 -0,55 C5
12 Glyma02g01600
bZIP
5,07 55,40 -0,66 C3
02 Glyma02g00980 9,26 39,46 -0,10 S5
13 Glyma05g28960 5,23 43,56 -0,64 C2
03 Glyma03g04000 9,14 51,91 -0,69 - 14 Glyma08g12170 5,24 44,66 -0,73 C2
04 Glyma03g32740 7,20 63,57 -0,51 M3
15 Glyma10g40080
SRF
9,76 46,27 -0,47 -
05 Glyma04g04190 6,84 68,89 -0,78 - 16 Glyma11g26260 6,84 55,54 -0,65 -
06 Glyma05g19920 8,93 52,30 -0,53 - 17 Glyma11g30490 9,26 57,12 -0,44 -
07 Glyma06g04380 6,63 59,36 -0,72 - 18 Glyma11g30620 9,37 55,52 -0,42 -
08 Glyma10g04890 5,84 65,40 -0,84 - 19 Glyma18g05930 10,0 58,23 -0,64 -
09 Glyma11g17120 8,63 46,28 -0,58 C5
20 Glyma18g05960 9,13 59,28 -0,57 -
10 Glyma13g19250 6,03 65,52 -0,82 M4
21 Glyma20g27320 9,79 55,34 -0,44 -
11 Glyma20g22280 5,92 62,84 -0,66 -
TT: Thứ tự, T : Nhân tố phiên mã, p : Điểm đ ng điện, : Ch số ất n định, R V :
Độ ưa nước, : ào quan, C: Lục lạp, : ệ thống ao gói, M: Ty thể.
Tiếp theo, giá trị pI của các TF dao động từ khoảng 5,07 (tính acid đến 10,00 (tính
base (Bảng 2 . Trong đ , các protein c tính acid c thể phân bố trong tế bào chất, trong
khi protein bám trên màng bào quan thƣờng c tính base [11]. Để tăng tính tin cậy về vị trí
cƣ trú của TF trong tế bào, trình tự amino acid của protein đƣợc truy vấn trên TargetP [7].
Kết quả cho thấy năm TF đƣợc tìm thấy ở tế bào chất, hai TF c thể cƣ trú ở ty thể, trong
khi một TF phân bố trên hệ thống bao g i trong tế bào (Bảng 2 . Trƣớc đ , ty thể đã đƣợc
chứng minh là bào quan tích lũy các dạng chứa ôxi nguyên tử hoạt động (reactive oxgen
species trong tế bào khi chịu bất lợi trong khi protein cƣ trú trong hệ thống bao g i c thể
đƣợc vận chuyển nội bào để tham gia vào quá trình sửa chữa trong tế bào [12].
3.3. Kết quả phân tích dữ liệu biểu hiện của gen mã hóa nhân tố phi n mã giàu Met ở
đậu tƣơng trong c c điều iện
Trong nghiên cứu này, mức độ biểu hiện của các gen mã h a 3 nh m TF ở đậu
tƣơng đƣợc phân tích in silico dựa trên dữ liệu phiên mã trong điều kiện thƣờng [8] và khi
xử lý mặn [9]. Cụ thể, biểu hiện của một gen trong điều kiện thƣờng ở chín mẫu mô c thể
đƣợc chia làm bốn mức độ, dƣới ngƣỡng phát hiện (fold-change < 3 , biểu hiện (3 ≤ fold-
change < 10 , c xu hƣớng biểu hiện mạnh (10 ≤ fold-change < 100 và biểu hiện mạnh
(fold-change ≥ 100 [8]. Trong khi đ , gen c mức độ phiên mã tăng hoặc giảm trong điều

kiện mặn khi giá trị fold-change ≥ 2 hoặc ≤ -2 [9]. Kết quả phân tích in silico mức độ biểu
hiện của các gen mã h a ba nh m TF đƣợc thể hiện ở Hình 2.
Hình 2. Mức độ biểu hiện của gen mã h a TF giàu Met ở cơ quan chính trong các điều kiện
Trong điều kiện thƣờng, phần lớn các gen mã h a hai nh m TF bHLH và bZIP đều
c xu hƣớng biểu hiển mạnh ở ít nhất một bộ phận chính trong cây đậu tƣơng, trong khi
mức độ phiên mã của bảy gen mã h a họ TF SRF ở chín mẫu mô cơ quan dƣới ngƣỡng
phát hiện (Hình 2 . Cụ thể, bốn gen, Glyma13g19250, Glyma03g32740, Glyma01g15930
và Glyma11g17120 đƣợc xác định biểu hiện mạnh ở hoa và lá nhƣng không c xu hƣớng
biểu hiện mạnh ở các cơ quan dƣới đất, chứng tỏ các gen này c thể liên quan và tham gia
một cách đặc th vào các quá trình sinh trƣởng và phát triển của hai bộ phận này trên đậu
tƣơng trong điều kiện thƣờng.
Đáng chú ý, Glyma03g32740 và Glyma12g19250 c thể phân bố ở ty thể (Bảng 2 ,
các gen mã h a 2 TF này biểu hiện đặc th ở hoa và lá (Hình 2 , gợi ý r ng chúng c thể
liên quan đến quá trình đáp ứng bất lợi ở lá hoặc hoa. Bên cạnh đ , gen mã h a hai thành

viên của nh m bZIP biểu hiện rất đặc th ở tất cả các bộ phận dƣới mặt đất, trong khi
Glyma02g01600 c mức độ phiên mã rất mạnh ở tất cả chín mẫu mô cơ quan chính trong
cây (Hình 2 . Kết quả này chứng tỏ Glyma02g01600 c thể đ ng vai tr thiết yếu liên quan
đến quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây trong điều kiện thƣờng.
Khi xem xét trong điều kiện bất lợi, dữ liệu GSE57252 [9] đƣợc khai thác để đánh
giá mức độ biểu hiện của các gen mã h a TF ở mô rễ xử lý mặn. Kết quả đã tìm thấy dữ
liệu của 10 gen, bao gồm sáu gen mã h a TF bHLH, ba gen mã h a TF bZIP và một gen
mã h a TF SRF (Hình 2 . Trong đ , năm gen đã đƣợc xác định c đáp ứng phiên mã tăng
mạnh ở rễ khi xử lý mặn (fold-change ≥ 2 (Hình 2 . Đặc biệt, các gen mã h a TF bZIP
đều đƣợc tăng cƣờng biểu hiện ở rễ trong cả điều kiện thƣờng và khi xử lý mặn (Hình 2 ,
chứng tỏ các gen này c thể tham gia vào quá trình đáp ứng bất lợi ở rễ. Bên cạnh đ , một
gen mã h a cho thành viên thuộc họ TF SRF, Glyma11g26260, cũng c biểu hiện tăng ở rễ
khi xử lý mặn (Hình 2 . Trƣớc đ , khi xem xét dữ liệu phiên mã khi xử lý lá cây đậu tƣơng
V6 và R2 trong điều kiện hạn, Chu et al (2016 đã chỉ ra ba gen c đáp ứng [3]. Cụ thể, hai
gen Glyma01g15930 và Glyma03g32740 bị giảm biểu hiện, trong khi Glyma20g22280 c
mức độ phiên mã tăng ở cả mẫu lá V6 và R2 khi xử lý hạn [3]. Những kết quả này ph hợp
với nhận định về vai tr của gen Glyma03g32740 trong đáp ứng bất lợi ở lá.
IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1. Kết luận
- Đã xác định đƣợc 15 trên tổng số 21 protein thuộc ba họ TF c sự tập trung nhiều Met
quanh v ng bảo thủ, đặt ra giả thuyết về vai tr của gốc Met trong việc giúp phân tử
protein đáp ứng lại điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
- Phân tích đặc tính lý h a cho thấy các TF giàu Met đều ƣa nƣớc, hầu hết đều không ổn
định trong điều kiện in vitro. Các TF này c thể cƣ trú trong tế bào chất, ty thể hoặc trên
các hệ thống bao g i trong tế bào.
- Phân tích in silico dữ liệu phiên mã cho thấy hầu hết các gen mã h a họ TF bHLH và
bZIP c xu hƣớng biểu hiển mạnh ở ít nhất một bộ phận chính, trong khi họ TF SRF hoạt
động yếu trong điều kiện thƣờng. Trong điều kiện mặn, một số thành viên của họ TF
bHLH và SRF c đáp ứng ở rễ, trong khi tất cả các gen mã h a TF bZIP đều đƣợc tăng
cƣờng biểu hiện ở rễ xử lý mặn.
4.2. Đề nghị

- Nghiên cứu này s tiếp tục đƣợc thực hiện nh m kiểm chứng b ng thực nghiệm những
phân tích tin sinh học về mức độ đáp ứng của các gen mã h a TF trong điều kiện bất lợi ở
đậu tƣơng.
LỜI CẢM ƠN: Nghiên cứu này đƣợc thực hiện từ kinh phí của đề tài nghiên cứu cơ bản
mã số 08/HĐƢT-KHCN do Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 tài trợ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] G. Kim, S.J. Weiss, R.L. Levine (2014), "Methionine oxidation and reduction in
proteins", Biochim Biophys Acta, 1840(2): 901-905.
[2] J.T. Brosnan, M.E. Brosnan (2006), "The sulfur-containing amino acids: an
overview", J Nut, 136(6 Suppl): 1636s-1640s.
[3] H.D. Chu, Q.N. Le, H.Q. Nguyen, D.T. Le (2016), "Genome-wide analysis of
genes encoding methionine-rich proteins in Arabidopsis and soybean suggesting
their roles in the adaptation of plants to abiotic stress", Int J Genomics, 2016:
e5427062.
[4] S. Kumar, G. Stecher, K. Tamura (2016), "MEGA7: Molecular evolutionary
genetics analysis version 7.0 for bigger datasets", Mol Biol Evol, 33(7): 1870-1874.
[5] T.A. Hall (1999), "BioEdit: A user-friendly biological sequence alignment editor
and analysis program for Windows 95/98/NT", Nucleic Acids Symp Ser, 41: 95-98.
[6] E. Gasteiger, A. Gattiker, C. Hoogland, I. Ivanyi, R.D. Appel, A. Bairoch (2003),
"ExPASy: The proteomics server for in-depth protein knowledge and analysis",
Nucleic Acids Res, 31(13): 3784-3788.
[7] Emanuelsson, S. Brunak, G. von Heijne, H. Nielsen (2007), "Locating proteins in
the cell using TargetP, SignalP and related tools", Nat Protoc, 2(4): 953-971.
[8] M. Libault, A. Farmer, T. Joshi, K. Takahashi, R.J. Langley, L.D. Franklin, J. He,
D. Xu, G. May, G. Stacey (2010), "An integrated transcriptome atlas of the crop
model Glycine max, and its use in comparative analyses in plants", Plant J, 63(1):
86-99.
[9] V. Belamkar, N.T. Weeks, A.K. Bharti, A.D. Farmer, M.A. Graham, S.B. Cannon
(2014), "Comprehensive characterization and RNA-Seq profiling of the HD-Zip
transcription factor family in soybean (Glycine max) during dehydration and salt
stress", BMC Genomics, 15(1): 1-25.

[10] S. Luo, R.L. Levine (2009), "Methionine in proteins defends against oxidative
stress", FASEB J, 23(2): 464-472.
[11] J. Kiraga, P. Mackiewicz, D. Mackiewicz, M. Kowalczuk, P. Biecek, N. Polak, K.
Smolarczyk, M.R. Dudek, S. Cebrat (2007), "The relationships between the
isoelectric point and: length of proteins, taxonomy and ecology of organisms",
BMC Genomics, 8: 163.
[12] D.M. Rhoads, C.C. Subbaiah (2007), "Mitochondrial retrograde regulation in
plants", Mitochondrion, 7(3): 177-194.

Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917)

Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917)

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (13)

Similar to Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917)

Similar to Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917) (20)

More from TÀI LIỆU NGÀNH MAY

More from TÀI LIỆU NGÀNH MAY (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Phân tích vai trò của gốc methionine trong cấu trúc nhân tố phiên mã ở cây đậu tương (glycine max (l.) merr.1917)