Đặc điểm và sự phát sinh của phân họ gen DREB ở đậu tương [Glycine max (L) Meril]

60 Khoa học Nông nghiệp 63(2) 2.2021 Đặt vấn đề Đậu tương [Glycine max (L.) Merill] là cây trồng quan trọng không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Hạt đậu tương là nguồn thức ăn giàu đạm cho con người và là nguyên liệu quan trọng sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, đồng thời có tác dụng tốt trong cải tạo đất. Đậu tương được xem là cây trồng nhạy cảm với các yếu tốt bất lợi từ ngoại cảnh và được xếp vào nhóm cây chống chịu kém. Đặc tính chống chịu các yếu tố phi sinh học của cây đậu tương do nhiều gen quy định và sản phẩm của mỗi gen có thể liên quan trực tiếp đến khả năng chống chịu (gen chức năng) hoặc điều hòa nhóm gen chức năng (gen điều hòa). Một số gen của đậu tương có phản ứng với các stress phi sinh học như hạn, mặn, lạnh, nóng ở mức phiên mã, trong đó có nhóm gen mã hóa nhân tố phiên mã DREB, một phân họ thuộc họ AP2/ERF (APETALA2/Ethylene- Responsive) của thực vật [1]. Các protein DREB chứa miền AP2 phổ biến có khoảng 58-59 amino acid và bao gồm một số amino acid liên quan đến yếu tố phản ứng khử nước DRE (dehydration responsive element) hoặc hộp GCC box [2, 3]. Trình tự cis và nhân tố trans giữ vai trò quan trọng trong sự biểu hiện gen đáp ứng các stress phi sinh học. Việc nghiên cứu nhân tố phiên mã DREB - yếu tố có tác động trans liên kết với trình tự cis để kích hoạt sự biểu hiện của các gen mục tiêu khi có tín hiệu stress ở thực vật sẽ mang lại ứng dụng hữu ích trong việc cải thiện tính kháng của thực vật thông qua kỹ thuật chuyển gen [4]. Đến nay, người ta đã xác định một số gen GmDREB (Glycine max DREB) như GmDREB1, GmDREB2, GmDREB3, GmDREB5 [5] có trong hệ gen đậu tương, các sản phẩm dịch mã của chúng có chức năng chịu hạn và chịu mặn [6-8]. Vấn đề đặt ra là trong hệ gen đậu tương có bao nhiêu thành viên của phân họ gen DREB và những gen GmDREB nào chưa được nghiên cứu làm rõ chức năng? Công tác nghiên cứu và minh chứng qua thực nghiệm nhằm phân tích dữ liệu gen GmDREB bằng công cụ tin sinh học là rất cần thiết để giải quyết vấn đề này. Dữ liệu gen và kết quả khai thác các gen GmDREB trên toàn bộ hệ gen đậu tương không những cung cấp cơ sở cho phân tích tiến hóa phân tử mà còn tạo cơ sở cho nghiên cứu tìm kiếm chức năng sinh học của một số gen GmDREB liên quan đến khả năng chống chịu các yếu tố bất lợi phi sinh học của cây đậu tương. Nghiên cứu này trình bày kết quả xác định và phân tích sự tiến hóa của các thành viên trong phân họ gen DREB ở đậu tương nhằm tạo cơ sở cho thực nghiệm chứng minh chức năng gen GmDREB và ứng dụng vào việc cải thiện tính chống chịu các stress phi sinh học. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Vật liệu Dữ liệu trình tự gen GmDREB và vùng AP2 của protein DREB được khai thác từ cơ sở dữ liệu NCBI [9], trong đó có các trình tự gen GmDREB1, GmDREB2, GmDREB5, GmDREB6, GmDREB7 được phân lập từ các giống đậu tương Việt Nam [10-12]. Xác định các gen DREB trong hệ gen đậu tương Các protein thành viên phân họ DREB chỉ chứa một miền AP2, Đặc điểm và sự phát sinh của phân họ gen DREB ở đậu tương [Glycine max (L.) Meril] Nguyễn Thị Ngọc Lan1, Phutthakone Vaciaxa1, 2, Nguyễn Thành Chung1, Nguyễn Hữu Quân1, Phạm Thị Thanh Nhàn1, Vũ Thị Thu Thủy1, Chu Hoàng Mậu1* 1Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên 2Bộ môn Sinh học, Trường Cao đẳng Sư phạm Khang Khay, Xiêng Khoảng, Lào Ngày nhận bài 18/9/2020; ngày chuyển phản biện 25/9/2020; ngày nhận phản biện 27/10/2020; ngày chấp nhận đăng 18/11/2020 Tóm tắt: Nhân tố phiên mã DREB (Dehydration responsive element binding protein) liên kết với yếu tố tác động cis của vùng kích hoạt (promoter) có vai trò điều chỉnh sự hiển thị các gen phản ứng với stress phi sinh học của thực vật. Trong nghiên cứu này, 69 trình tự gen DREB của cây đậu tương từ cơ sở dữ liệu NCBI đã được xác định thuộc về 18 gen GmDREB (Glycine max DREB). Các gen GmDREB có từ 1 đến 8 bản copy, phân bố trên 17 nhiễm sắc thể (NST), trong đó GmDREB3 có 8 copy, còn lại các gen GmDREB khác có 1-4 copy. Miền AP2 của protein DREB phổ biến là motif PTPEMAARAYDVAALALKGPSARLNFPEL, chứa 11 điểm liên kết với promoter của các gen chức năng, với 4 dạng và phổ biến là RGRRWKERRWT (có ở 13/18 protein DREB). Cây phát sinh dựa trên trình tự nucleotide của các gen GmDREB và trình tự amino acid của miền AP2 trong protein DREB thể hiện sự tiến hóa và mối quan hệ của phân họ DREB ở đậu tương. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin toàn diện về phân họ gen DREB, làm cơ sở cho các phân tích thực nghiệm nhằm làm rõ hơn chức năng của một số thành viên trong phân họ gen này. Từ khóa: điểm liên kết DNA, Glycine max, miền AP2, phân họ DREB, phân tích phát sinh. Chỉ số phân loại: 4.6 * Tác giả liên hệ: Email:chuhoangmau@tnu.edu.vn 61 Khoa học Nông nghiệp 63(2) 2.2021 do vậy xác định các thành viên của phân họ gen DREB trong hệ gen đậu tương được tra cứu trên cơ sở dữ liệu NCBI [9], kết hợp kiểm tra vùng AP2 của protein DREB trên cơ sở dữ liệu họ protein Pfam. Phân tích phát sinh phân họ gen DREB ở đậu tương Phân tích phát sinh chủng loại phân tử thực hiện bằng phần mềm MEGAX theo phương pháp Maximum Likelihood và mô hình Tamura-Nei với bootstrap được lặp lại 1.000 lần trong MEGAX [13, 14]. Các trình tự gen DREB đã xác định được phân tích bằng ClustalW và một cây phát sinh được thiết lập thể hiện sự tiến hóa của phân họ gen DREB ở đậu tương. Phân tích phát sinh miền AP2 trong phân họ protein DREB ở đậu tương Lịch sử tiến hóa của miền AP2 trong phân họ nhân tố phiên mã DREB ở đậu tương được suy luận theo phương pháp Maximum Likelihood và mô hình JTT matrix-based [15] với bootstrap được lặp lại 1.000 lần trong MEGAX [13]. Trình tự amnio acid của miền AP2 được phân tích bằng ClustalW và sơ đồ cây được thiết lập dựa trên 69 trình tự amino acid của miền AP2 [13]. Kết quả và thảo luận Xác định các gen trong phân họ gen DREB ở đậu tương Kết quả khai thác cơ sở dữ liệu [9] giúp xác định được 41 gen DREB của đậu tương, phân tích mở rộng những bản copy gen DREB và trình tự gen GmDREB, chúng tôi đã phân lập và xác định được 69 trình tự gen GmDREB khác nhau từ một số giống đậu tương Việt nam (bảng 1). Bảng 1. Dữ liệu trình tự gen GmDREB và protein thuộc phân họ DREB của đậu tương sử dụng trong phân tích (cập nhật ngày 9/5/2020). TT Gen/gen ID Tên gen DREB của đậu tương Vị trí trên NST Mã số của gen trên GenBank Mã số của protein trên GenBank 1 DREB/100499747 GmDREB 13 BT089389 ACU13469 2 DREB/100527471 GmDREB 13 BT092314 ACU16563 3 DREB/100499747 GmDREB 13 AY244760 AAP83131 4 DREB/100499747 GmDREB 13 NM_001248537 NP_001235466 5 GmDREB* GmDREB 13 GmDREB, DT2008 DREB_DT2008 6 AP2-2/100813069 GmAP2-2 4 NM_001252765 NP_001239694 7 AP2-Ile-DBDP/100819565 GmAP2-Ile-DBDP 16 NM_001280575 NP_001267504 8 DREB1/547622* GmDREB1 9 HE647687; PB CCF23018_PB 9 DREB1/547622 GmDREB1 9 FJ965342 ACR44232 10 DREB1/547622* GmDREB1 9 FR822736; XBB CBZ41764_XBB 11 DREB1/547622* GmDREB1 9 HE647688; VNS CCF23019_VNS 12 DREB1/547622* GmDREB1 9 HE647689; YS CCF23020_YS 13 DREB1/547622 GmDREB1 14 NM_001248850 NP_001235779 14 DREB1B/100813230 GmDREB1B 10 XM_003536997 XP_003537045 15 DREB1D/100778541 GmDREB1D 13 XM_006594135 XP_006594198 16 DREB1E/100789097 GmDREB1E 1 XM_003517407 XP_003517455 17 DREB1E/100797582 GmDREB1E 10 XM_003536435 XP_003536483 18 DREB1E/100779318 GmDREB1E 17 XM_003550832 XP_003550880 Characteristics and phylogeny of DREB gene subfamily in soybeans [Glycine max (L.) Meril] Thi Ngoc Lan Nguyen1, Phutthakone Vaciaxa1, 2, Thanh Chung Nguyen1, Huu Quan Nguyen1, Thi Thanh Nhan Pham1, Thi Thu Thuy Vu1, Hoang Mau Chu1* 1Faculty of Biology, Thai Nguyen University of Education 2Department of Biology, Khangkhay Teacher Training College, Xiangkhoang, Laos Received 18 September 2020; accepted 18 November 2020 Abstract: Dehydration responsive element binding proteins (DREB) are transcription factors linked to cis-acting elements of the promoter region, which regulate plant gene expression in response to abiotic stress. In this study, 69 DREB gene sequences of soybean from NCBI belonging to 18 GmDREB (Glycine max DREB) genes of 1 to 8 copies distributed on 17 chromosomes were identified in which GmDREB3 has 8 copies and the rest consisted of 1 to 4 ones. The motif PTPEMAARAYDVAALALKGPSARLNFPEL containing 11 points associated with the promoter of functional genes existed in 4 main types with the most popular one RGRRWKERRWT found in 13/18 DREB proteins was regarded as the popular AP2 domain of DREB protein. The phylogenetic tree based on the nucleotide sequences of GmDREB genes and the amino acid sequences of the AP2 domain expresses the evolution and relationship of the DREB subfamily in soybean. This study provides comprehensive information about the DREB subfamily, which formed the basis for experimental analyses to clarify the function of some members of this subfamily. Keywords: AP2 domain, DNA binding site, DREB subfamily, Glycine max, phylogenetic analysis. Classification number: 4.6 62 Khoa học Nông nghiệp 63(2) 2.2021 19 DREB1F/100810401 GmDREB1F 12 XM_003540738 XP_003540786 20 DREB1F/100795696 GmDREB1F 5 XM_003525492 XP_003525540 21 DREB1F/100793751 GmDREB1F 11 XM_003539131 XP_003539179 22 DREB1F/100815039 GmDREB1F 12 XM_003539412 XP_003539460 23 DREB1F/100803317 GmDREB1F 13 XM_003541928 XP_003541976 24 DREB2/732579 GmDREB2 6 DQ208968 ABB36645 25 DREB2/732579 GmDREB2 6 FJ965341 ACR44231 26 DREB2/732579* GmDREB2 6 HG965097; CB CDO19437_CB 27 DREB2/732579 GmDREB2 6 DQ054363 AAY89658 28 DREB2/732579* GmDREB2 6 LK936508; DT51 CDU32446_DT51 29 DREB2/732579* GmDREB2 6 LK936509; DT26 CDU32447_DT26 30 DREB2/732579* GmDREB2 6 HG965098; DVN5 CDO19438_DVN5 31 DREB2/732579* GmDREB2 6 HG965099; CBD CDO19439_CBD 32 DREB2/732579* GmDREB2 6 HG965100; BG CDO19440_BG 33 DREB2/732579* GmDREB2 6 HG965101; BS CDO19441_BS 34 DREB2/100801528 GmDREB2 4 JF946769 AEQ61581 35 DREB2/100801528* GmDREB2 4 LK936507;DT2008 CDU32445_DT2008 36 DREB2/100801528 GmDREB2 4 XM_026128165 XP_025983950 37 DREB2/732579 GmDREB2 6 NM_001250325 NP_001237254 38 DREB2A2/100800134 GmDREB2A2 14 NM_001254013 NP_001240942 39 AP2-8/100798277 GmDREB2C-like 2 NM_001253076 NP_001240005 40 DREB2C-like/100783729 GmDREB2C-like 6 XM_006580923 XP_006580986 41 DREB2D/10079005 GmDREB2D 4 XM_003523515 XP_003523563 42 DREB2D/100797850 GmDREB2D 6 XM_003527831 XP_003527879 43 DREB2F/100808363 GmDREB2F 2 XM_003518062 XP_003518110 44 DREB2F/100819966 GmDREB2F 3 XM_003520476 XP_003520524 45 DREB2F/100808719 GmDREB2F 10 XM_003525116 XP_003525164 46 DREB2F/100801311 GmDREB2F 19 XM_003553372 XP_003553420 47 DREB3/732559 GmDREB3 4 NM_001250024 NP_001236953 48 DREB3/732559 GmDREB3 4 DQ055133 AAZ03388 49 DREB3/732656 GmDREB3 17 NM_001251571 NP_001238500 50 DREB3(AP2-1)/100794316 GmDREB3-like 3 NM_001254427 NP_001241356 51 DREB3/100804801 GmDREB3 1 XM_003517021 XP_003517069 52 DREB3/100804056 GmDREB3 7 XM_003529711 XP_003529759 53 DREB3/100783790 GmDREB3 9 XM_003534380 XP_003534428 54 DREB3/100817503 GmDREB3 11 XM_003538700 XP_003538748 55 DREB3/100784419 GmDREB3 13 XM_003542042 XP_003542090 56 DREB3-like/100786075 GmDREB3-like 1 XM_003516413 XP_003516461 57 DREB5/100101898* GmDREB5 12 HE648567; XBB CCF23312_XBB 58 DREB5/100101898* GmDREB5 12 HE648568; BGi CCF23313_BGi 59 DREB5/100101898 GmDREB5 12 EF583447 ABQ53928 60 DREB5/100809887* GmDREB5 13 FR822737; XTD CBZ41765_XTD 61 DREB5/100809887* GmDREB5 13 HE598783; PB CCD42020_PB 62 DREB5/100809887* GmDREB5 13 HE647690: NS CCF23021_NS 63 DREB5/100101898 GmDREB5 12 NM_001248171 NP_001235100 64 DREB6/100101914 GmDREB6 5 EF551166 ABQ42205 65 DREB6/100101914 GmDREB6 5 NM_001248412 NP_001235341 66 DREB6* GmDREB6 5 GmDREB6; DT2008 DREB6_DT2008 67 DREB7/100101894 GmDREB7 20 NM_001248108 NP_001235037 68 DREBa/100788110 GmDREBa 12 NM_001358347 NP_001345276 69 DREBa/100788110 GmDREBa 12 AY542886 AAT12423 Ghi chú: *: gen GmDREB được phân lập từ các giống đậu tương Việt Nam của nhóm tác giả [10-12]. Kết quả bảng 1 cho thấy, 69 trình tự gen DREB ở đậu tương khai thác từ cơ sở dữ liệu NCBI thuộc về 18 gen GmDREBi, trong khi Phang và cs (2008) [5] cho rằng, có hơn 10 gen DREB trong hệ gen đậu tương. Các kết quả nghiên cứu chức năng gen DREB rất có thể sẽ phát hiện thêm các gen GmDREB mới và các bản copy của chúng. Trong nghiên cứu này, các gen GmDREB có từ 1 đến 8 copy (bảng 2), phân bố trên 17 NST số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 19 và 20. Gen GmDREB3 có 8 copy phân bố trên các NST 1, 3, 4, 7, 9, 11, 13, 17, hai gen GmDREB1F và GmDREB2F có 4 copy, gen GmDREB1E có 3 copy, các gen còn lại có 1-2 copy. Nhân tố phiên mã DREB liên quan đến khả năng chống chịu các stress phi sinh học. Bảng 2. Số bản copy và vị trí của mỗi gen GmDREB trong hệ gen cây đậu tương. TT Tên gen Số bản copy Vị trí trên NST số 1 GmDREB 1 13 2 GmDREB1 2 9, 10 3 GmDREB1B 1 10 4 GmDREB1D 1 13 5 GmDREB1E 3 1, 10, 17 6 GmDREB1F 4 5, 11, 12, 13 7 GmDREB2 2 4, 6 8 GmDREB2A2 1 14 9 GmDREB2C-like 2 2, 6 10 GmDREB2D 2 4; 6 11 GmDREB2F 4 2; 3; 10; 19 12 GmDREB3 8 1, 3, 4, 7, 9, 11, 13, 17 13 GmDREB5 2 12, 13 14 GmDREB6 1 5 15 GmDREB7 1 20 16 GmDREBa 1 12 17 GmAP2-2 1 4 18 GmAP2-Ile-DBDP 1 16 Trong số 18 gen GmDREB ở bảng 2, một số gen đã được làm rõ chức năng, như GmDREB1, GmDREB2, GmDREB3, GmDREB6. Trong đó, GmDREB1 có chức năng chịu nóng, hạn và lạnh [16]; GmDREB2 được xác nhận làm tăng khả năng chịu hạn, chịu mặn của cây chuyển gen [6, 7, 17]; GmDREB3 làm tăng cường khả năng chịu lạnh, hạn và mặn ở cây Arabidopsis biến đổi gen [18]; GmDREB5 liên quan đến khả năng chịu mặn [19]. Tăng cường biểu hiện gen GmDREB6 đã làm tăng sự tích lũy proline và khả năng chịu muối của cây đậu tương biến đổi gen [8]. Tuy nhiên, còn một số thành viên trong phân họ gen DREB ở đậu tương chưa rõ chức năng về đặc tính chống chịu cụ thể đối với các stress phi sinh học cần tiếp tục làm sáng tỏ. Sự phát sinh của các thành viên trong phân họ gen GmDREB ở đậu tương Kết quả phân tích phát sinh gen thuộc phân họ DREB ở hình 1 cho thấy, 69 gen GmDREB được chia thành hai nhánh A, B với 6 nhóm được ký hiệu là I, II, III, IV, V, VI. Nhóm I gồm các gen GmDREB1 (B, D, E, F), nhóm II gồm các gen GmDREB1 và GmDREB7, nhóm III gồm các gen GmDREB3 và GmDREB6, nhóm IV có các gen GmDREB2 và GmDREB1, nhóm V gồm các gen GmDREB5, nhóm VI gồm các gen GmDREB và GmDREB2. Như vậy, có 4 nhóm chứa các cặp gen GmDREB1-GmDREB7 (nhóm II), GmDREB3-GmDREB6 (nhóm III), GmDREB2-GmDREB1 (nhóm IV) và GmDREB-GmDREB2 (nhóm VI). Điểm chú ý là 63 Khoa học Nông nghiệp 63(2) 2.2021 một số trình tự GmDREB3 phân bố ở những nhánh riêng trong sơ đồ cây. Trình tự GmDREB3 mang mã số XM_003534380 là một nhánh phụ của nhánh A, GmDREB3 (NM_001251571) là một nhánh tách riêng khỏi nhóm IV, 2 gen GmDREB3 (DQ055133 và NM_001250024) phân bố trong một nhánh, tách khỏi nhóm IV. Gen GmDREB3 có 8 copy trên các NST khác nhau (bảng 2), trong đó gen GmDREB3 (XM_003534380) có vị trí trên NST số 9, GmDREB3 (NM_001251571) trên NST 17 và GmDREB3 (DQ055133 và NM_001250024) trên NST số 4 (bảng 1). Trong quá trình tiến hóa, các NST khác nhau có tốc độ đột biến phân tử khác nhau, cho nên có thể các bản copy của gen GmDREB3 đã dần tách xa nhau trong cây phát sinh của phân họ gen DREB ở đậu tương. Hình 1. Cây phát sinh và quan hệ tiến hóa giữa các thành viên của phân họ gen DREB ở đậu tương được thiết lập dựa trên 69 trình tự gen GmDREB theo phương pháp Maximum Likelihood và JTT matrix-based model trong MEGAX [13]. Đặc điểm của miền AP2 trong phân họ DREB ở đậu tương Hình 2 thể hiện sự khác nhau cơ bản về trình tự amino acid miền AP2 ở protein DREB suy diễn từ 18 gen GmDREB của đậu tương. Sự sai khác giữa các trình tự amino acid miền AP2 biểu hiện ở thành phần và số lượng amino acid. Miền AP2 trong các protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã DREB phổ biến từ 59 đến 60 amino acid, tuy nhiên một số protein DREB chứa miền AP2 có tới 62 amino acid (DREB5), 63 (DREBA), hoặc chỉ có 43 amino acid (DREB2C-like) (hình 2). Motif PTPEMAARAYDVAALALKGPSARLNFPEL của miền AP2 có ở tất cả các protein DREB của đậu tương. Miền AP2 của các thành viên trong phân họ protein DREB có các điểm liên kết với promoter của gen chức năng mà nhân tố phiên mã DREB kích hoạt phiên mã. Kết quả so sánh ở bảng 3 cho thấy, trong miền AP2 của 18 protein DREB ở đậu tương đều có 11 amino acid liên kết với sợi ADN ở vùng promoter (ADN binding site) với 4 dạng và phổ biến là RGRRWKERRWT, có mặt ở 13 trong tổng số 18 protein DREB. Hai dạng KGRRNKERRWT và KGRRWKERRWT xuất hiện ở 2 protein DREB, còn dạng RGRRTKERRWT chỉ có ở một loại protein DREB (bảng 3). Bảng 3. So sánh các điểm liên kết trong miền AP2 với sợi DNA vùng promoter của 18 thành viên trong phân họ nhân tố phiên mã DREB ở đậu tương. TT Tên gen Các dạng amino acid liên kết với sợi ADN của promoter (DNA binding site) TT Tên gen Các dạng amino acid liên kết với sợi ADN của promoter (DNA binding site) 1 GmDREB RGRRWKERRWT 10 GmDREB6 RGRRWKERRWT 2 GmDREB1 RGRRWKERRWT 11 GmDREBa RGRRWKERRWT 3 GmDREB1E RGRRWKERRWT 12 GmAP2-2 RGRRWKERRWT 4 GmDREB1F RGRRWKERRWT 13 GmDREB7 RGRRWKERRWT 5 GmDREB2 RGRRWKERRWT 14 GmAP2-Ile RGRRTKERRWT 6 GmDREB2A2 RGRRWKERRWT 15 GmDREB1B KGRRNKERRWT 7 GmDREB2C RGRRWKERRWT 16 GmDREB1D KGRRNKERRWT 8 GmDREB3 RGRRWKERRWT 17 GmDREB2D KGRRWKERRWT 9 GmDREB5 RGRRWKERRWT 18 GmDREB2F KGRRWKERRWT Cây phát sinh miền AP2 ở đậu tương Phân tích tiến hóa protein DREB dựa trên trình tự amino acid của miền AP2 trong 69 protein DREB của đậu tương bằng phương Hình 2. So sánh trình tự amino acid miền AP2 của các protein trong phân họ DREB ở đậu tương. 64 Khoa học Nông nghiệp 63(2) 2.2021 pháp Maximum Likelihood và mô hình JTT matrix-based [15] trong MEGAX [13]. Sơ đồ cây được thiết lập dựa trên 69 trình tự amino acid của miền AP2 theo tỷ lệ và chiều dài nhánh được đo bằng số lần thay thế trên mỗi vị trí amino acid. Tất cả các vị trí chứa khoảng trống và dữ liệu bị thiếu đã được loại bỏ. Bộ dữ liệu cuối cùng có tổng cộng 38 vị trí amino acid. Hình 3. Cây phát sinh miền AP2 của phân họ protein DREB ở đậu tương được thiết lập dựa trên 69 trình tự amino acid miền AP2 theo phương pháp Maximum Likelihood trong MEGAX [13] và JTT matrix-based model [15] với bootstrap được lặp lại 1.000 lần. Phân tích tiến hóa miền AP2 trong protein DREB của đậu tương thực hiện theo MEGAX [13], kết quả cho thấy, cây phát sinh thiết lập từ 69 trình tự amino acid của miền AP2 phân thành 4 nhánh, trong đó có 1 nhánh chỉ có một trình tự AP2 của protein DREB2 (AAY89658) và 3 nhánh còn lại, mỗi nhánh có một nhóm ký hiệu là I, II, III (hình 3). Nhóm I gồm 29 trình tự AP2 của các loại protein DREB1, DREB1B, DREB1D, DREB1E, DREB1F, DREB3, DREB6, AP2-2, AP2-Ile-DBDP; nhóm II gồm 25 trình tự AP2 của các loại protein DREB, DREBA, DREB2A2, DREB2C-like, DREB3, DREB5; nhóm III gồm 14 trình tự AP2 của các loại protein DREB2 (13 trình tự) và DREB1 (1 trình tự). Kết luận Khai thác dữ liệu từ NCBI đã xác định được 18 gen GmDREB thuộc phân họ DREB trong hệ gen đậu tương với các bản copy phân bố trên 17 NST, trong đó GmDREB3 có 8 copy, các gen còn lại có 1-4 copy. Miền AP2 phổ biến có 59-60 amino acid và motif PTPEMAARAYDVAALALKGPSARLNFPEL có ở tất cả các protein DREB của đậu tương. AP2 chứa 11 điểm liên kết với promoter của các gen chức năng, với 4 dạng và phổ biến là RGRRWKERRWT (có ở 13/18 protein DREB). Sự tiến hóa của phân họ DREB và miền AP2 ở đậu tương thể hiện trên cây phát sinh thiết lập dựa trên trình tự nucleotide của các gen GmDREB và trình tự amino acid của miền AP2 trong protein DREB. Kết quả nghiên cứu đã cung cấp thông tin toàn diện về phân họ gen DREB, tạo cơ sở cho các phân tích thực nghiệm tiếp theo để làm rõ chức năng của một số thành viên trong phân họ gen này. LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED) thông qua đề tài mã số 106.01- 2018.27. Các tác giả xin chân thành cảm ơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Z.S. Xu, et al. (2011), “Functions and application of the AP2/ERF transcription factor family in crop improvement”, J. Integr. Plant Biol., 53, pp.570-585. [2] D. Kizis, et al. (2001), “Role of AP2/EREBP transcription factors in gene regulation during abiotic stress”, FEBS Letters, 498, pp.187-189. [3] M. Tang, et al. (2007), “Isolation and functional characterization of the JcERF gene, a putative AP2/EREBP domain-containing transcription factor, in the woody oil plant Jatropha curcas”, Plant Mol. Bio., 63, pp.419-428. [4] C. Lata, M. Prasad (2011), “Role of DREBs in regulation of abiotic stress responses in plants”, Journal of Experimental Botany, 62, pp.4731-4748. [5] T.H. Phang, et al. (2008), “Salt tolerance in soybean”, J. Integr. Plant Biol., 50, pp.1196-1212. [6] Dao Xuan Tan, Ho Manh Tuong, Vu Thi Thu Thuy, Le Van Son, Chu Hoang Mau (2015), “Cloning and overexpression of GmDREB2 gene from a Vietnamese drought-resistant Soybean variety”, Braz. Arch. Biol. Technol, 58, pp.651-657. [7] Thi Thanh Nhan Pham, Huu Quan Nguyen, Thi Ngoc Lan Nguyen, Xuan Tan Dao, Danh Thuong Sy, Van Son Le, Hoang Mau Chu (2020), “Overexpression of the GmDREB2 gene increases proline accumulation and tolerance to drought stress in soybean plants”, Australian Journal of Crop Science, 14, pp.495-503. [8] Huu Quan Nguyen, Thi Kim Lien Vu, Thi Ngoc Lan Nguyen, Thi Thanh Nhan Pham, Thi Hai Yen Nguyen, Van Son Le, Hoang Mau Chu (2019), “Overexpression of the GmDREB6 gene enhances proline accumulation and salt tolerance in genetically modified soybean plants”, Scientific Reports, 9, DOI: 10.1038/s41598-019-55895-0. [9] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/?term=Glycine+max+gene+for+dehydrati on-responsive+element-binding+protein (updated on 9 May 2020). [10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/?term=Soybean+gene+for+DREB2% 2C+Chu+MH/ (updated on 9 May 2020). [11] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/?term=Glycine+max+gene+for+DREB 1%2C+Chu+HM/ (updated on 9 May 2020). [12] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/?term=Soybean+gene+for+DREB5% 2C+Chu+MH/ (updated on 9 May 2020). [13] S. Kumar, et al. (2018), “MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms”, Molecular Biology and Evolution, 35, pp.1547-1549. [14] K. Tamura, M. Nei (1993), “Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees”, Molecular Biology and Evolution, 10, pp.512-526. [15] D.T. Jones, et al. (1992), “The rapid generation of mutation data matrices from protein sequences”, Computer Applications in the Biosciences, 8, pp.275-282. [16] S. Kidokoro, et al. (2015), “Soybean DREB1/CBF-type transcription factors function in heat and drought as well as cold stress-responsive gene expression”, Plant J., 81, pp.505-518. [17] M. Chen, et al. (2007), “GmDREB2, a soybean DRE-binding transcription factor, conferred drought and high-salt tolerance in transgenic plants”, Biochem. Biophys. Res. Commun., 353, pp.299-305. [18] M. Chen, et al. (2009), “Cold-induced modulation and functional analyses of the DRE-binding transcription factor gene, GmDREB3, in soybean (Glycine max L.)”, Journal of Experimental Botany, 60, pp.121-135. [19] N. Rahmawati, et al. (2019), Evaluation of resistance improvement of soybean (Glycine max (L) Merr.) against salinity using mass selection and gene expression of salinity tolerant, Proceedings of the International Conference on Natural Resources and Technology (ICONART).