Đặt vấn đề Hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum) hay thường được gọi là É tía, thuộc chi Ocimum (chi Húng quế) họ Lamiaceae (Hoa môi) là loại cây thân thảo, được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới Đông Nam Á. Ở Ấn Độ, hương nhu tía được gọi là Tulsi và là nữ hoàng của các loại thảo mộc (Singh N et al. Hương nhu tía cung cấp tinh dầu và các hợp chất tạo mùi thơm (Simon et al., 1990), một loại thảo mộc dùng trong ẩm thực, và là một loại cây cảnh có mùi thơm hấp dẫn (Morales et al., 1993; Morales and Simon 1996) Ngoài ra hương nhu tía được sử dụng chữa trị nhiều căn bệnh về đường hô hấp, tiêu chảy, kiết lỵ, nhức đầu, sốt và bệnh về da. Các chiết xuất từ cây này có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và hoạt tính chống sốt rét, chảy máu cam …, và dùng làm mỹ phẩm (Ved and Goraya, 2008; Engels and Brinckmann, 2013).
Vì tầm quan trọng về mặt kinh tế và y tế, chúng được trồng rộng rãi khắp mọi nơi trên thế giới. Mặt khác, quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật chịu ảnh hưởng rất nhiều từ điều kiện ngoại cảnh bao gồm (ánh sáng, nhiệt độ, nước, muối và chất khoáng). Thực vật thích nghi được với điều kiện ngoại cảnh là nhờ cơ chế điều hòa biểu hiện của các nhóm gene chức năng. Trong đó, nhóm protein điều hòa, đặc biệt là yếu tố phiên mã (transcription factor, TF) là nhân tố chính tham gia vào quá trình điều hòa sự biểu hiện của gene nhằm đáp ứng với tác động của điều kiện ngoại cảnh.
Một số nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng nhóm TF TCP được biết đến như một trong những họ protein điều hoà đặc trưng ở thực vật. Nhóm TF TCP đã được chứng minh tham gia vào các quá trình sinh học quan trọng trong cây trồng, như phát triển rể, kích thích nảy mầm và đặc biệt là đáp ứng các bất lợi. Đến nay, nhóm TCP đã được các định trên một số đối tượng cây trồng quan trọng, có thể kể đến như cà chua (Solanum lycopersicum) (Parapunova et al., 2014), dưa hấu (Citrullus lanatus) (Shi et al., 2016), sắn (Manihot esculenta) (Lei et al., 2017), đậu gà (Cicer arietinum L.) (Tran et al., 1 2018), sâm Hàn Quốc (Panax ginseng) (Chu Đức Hà và cs., 2019), bưởi (Citrus grandis) (Chu Đức Hà và cs. Tuy nhiên, chưa có công trình nào nghiên cứu về nhóm TCP trên Hương nhu tía, một loài cây dược liệu quan trọng hàng đầu hiện nay.
Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm nghiên cứu chúng tôi thực hiện đề tài “Phân tích biểu hiện của nhóm gene mã hóa nhân tố phiên mã TCP ở cây hương nhu tía (Ocimum tenuiflorum)”. Mục đích nghiên cứu Bổ sung dữ liệu về xác định gene mã hoá TF TCP ở hương nhu tía nói riêng. Bên cạnh đó các phân tích sinh học cũng đã cung cấp thêm những thông tin cơ bản về cấu trúc đặc thù về protein của TCP có trong cây hương nhu tía. Từ đó bước đầu đặt cơ sở khoa học cho nghiên cứu tiếp theo về chức năng của TCP liên quan đến quá trình sinh trưởng và phát triển của hương nhu tía.
Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Xác định họ gene mã hoá TCP ở cây hương nhu tía Nội dung 2: Phân tích đặc tính lý hoá của nhóm TCP ở hương nhu tía. Nội dung 3: Dự đoán vị trí phân bố của nhóm TCP ở hương nhu tía. Nội dung 4: Phân nhóm nhóm TCP ở hương nhu tía. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1.
Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu này nhằm cung cấp những hiểu biết cơ bản về gene mã hoá và đặc tính protein của nhóm TF TCP ở cây hương nhu tía. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu này sẽ tạo cơ sở khoa học cho phân tích chức năng của TCP liên quan đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây hương nhu tía. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về cây hương nhu tía 1.
Phân loại thực vật của cây hương nhu tía Chi Ocimum (chi Húng quế) là một chi thực vật có khoảng 35 loài cây thân thảo hay cây bụi sống một năm hoặc lâu năm có hương thơm, thuộc về họ Lamiaceae (Hoa môi). Những loài thực vật thuộc chi Ocimum được biết là dùng để sản xuất tinh dầu thơm, ở Ấn độ chi Ocimum được gọi là tulsi và được mệnh danh là “Nữ hoàng thảo mộc”, vì lý do đó mà chúng chủ yếu được trồng để thờ cúng ở nhà hay trong các ngôi đền (Kumar et al. Tám loài phổ biến thuộc chi Ocimum như Ocimum teniuflorum, Ocimum basilicum, Ocimum gratissimum, Ocimum kilimandscharicum, Ocimum filamentosum, Ocimum campechianum, Ocimum americanum, Ocimum minimum, được tìm thấy ở Ấn Độ (Kumar et al.1: Một số loài thuộc chi Ocimum (Nguồn: Upadhyay et al. BMC Plant Biology (2015) 15:212) 3 1.
Nguồn gốc, xuất sứ của cây hương nhu tía Hương nhu tía hay còn gọi là Tulsi trong tiếng Hindi, được cho là có nguồn gốc từ bắc miền trung Ấn Độ và hiện mọc khắp các vùng nhiệt đới phía đông thế giới (Bast F et al. Ở Việt Nam, cây hương nhu tía mọc hoang khắp các tỉnh Quảng Ninh, Hà Giang, Tuyên Quang, Hải Dương, Hưng Yên, Phú Thọ, Yên Bái, Khánh Hoà và Ninh Thuận… Đến nay, cây hương nhu tía đã được trồng ở một số tỉnh Hà Nam, Lạng Sơn, Sơn La, Lai Châu, Đăk Lăk, Vĩnh Phúc và một số tỉnh Đông Nam Bộ… Đến thời điểm hiện tại với những giá trị trong y học, hương nhu được trồng tập trung để được khai thác nhiều hơn. Đặc điểm hình thái của cây hương nhu tía Hương nhu tía là loại cây bụi mọc thằng, phân nhánh nhiều, cao 30 – 60 cm, sống lâu năm và cây thường có mùi thơm mạnh (Hình 1. Là loại cây thân thảo, có thân vuông, hoá gỗ ở gốc, có lông mềm.
Thân có mấu, mấu thường phình to ở đoạn già, khoảng cách giữa hai mấu 2 – 8 cm. Thân non màu xanh có phớt tía hoặc màu tía, rất ít lông tơ. Thân già có màu xám nâu hay màu xám tía, nhẵn.2: Hình ảnh cây hương nhu tía (Nguồn: Nurserylive) 4 Lá đơn, mọc đối chéo chữ thập. Phiến lá hình trứng nhọn ở đầu và đáy phiến hình nêm men dần xuống cuống, kích thước 3-8 x 2-5 cm, màu xanh lục, mặt trên đậm hơn mặt dưới, bìa có răng cưa cạn ở 2/3 phía trên, nhiều đốm tuyến.
Gân lá hình lông chim, nổi rõ ở mặt dưới, 6-8 cặp gân phụ hơi cong lên ở mép lá, có ít lông tơ ngắn. Cuống lá màu xanh nhạt, hình trụ hơi phẳng ở mặt trên, dài 2-5 cm, ít lông ngắn.3: Hình ảnh mặt sau của lá hương nhu tía (Nguồn: Pavan Malav et al, 2015) 5 Cụm hoa ở ngọn cành kiểu chùm xim bó hoặc chùm xim biến dạng hình tháp (Hình 1. Kiểu chùm xim bó: 2 xim có 6 hoa mọc đối tạo thành vòng giả, khoảng cách giữa hai vòng giả 0,5-2 cm, các vòng giả tạo thành chùm dài 10-30 cm. Kiểu chùm xim biến dạng hình tháp do phía dưới trục hoa phân nhánh phức tạp.
Hoa nhỏ, không đều, lưỡng tính. Cuống hoa màu xanh hoặc màu tía, hình trụ nhỏ, dài 0,2-0,5 cm, có lông, thường dựng đứng áp vào trục hoa. Lá đài 5, không đều, màu tím sậm hoặc xanh tía, mặt ngoài có nhiều lông trắng và đốm tuyến, mặt trong màu nhạt và ít lông hơn mặt ngoài, dính thành một ống ngắn hình chuông dài khoảng 0,5-0,7 cm, trên chia hai môi 1/4: môi trên lớn, hình tròn đầu hơi nhọn, nơi tiếp giáp giữa hai môi có nếp gấp hẹp chừa phần mép hơi lật về phía sau, có gân dọc; môi dưới một phiến trên chia 4 thùy tam giác không đều, 2 thùy bên ngắn, 2 thùy trước dài và nhọn. Hạt hương nhu tía có màu đen, hình trứng ngược, dài khoảng 1,2 mm.4: Hình ảnh hoa của hương nhu tía (Nguồn: Abhishek Jacob, 2011).
Đặc điểm di truyền của hương nhu tía Theo nghiên cứu của Carović-Stanko và cộng sự năm 2010, hai mươi tám loài húng quế bao gồm sáu loài Ocimum và sáu giống thực vật hoặc giống cây trồng của O. basilicum được nghiên cứu bằng cách sử dụng chỉ thị phân tử, hàm lượng DNA nhân và đếm nhiễm sắc thể. Đây là nghiên cứu đầu tiên báo cáo hàm lượng DNA hạt nhân trong chi Ocimum. Kết quả cho thấy rằng, chi Ocimum được chia thành hai nhóm riêng biệt.
Nhánh đầu tiên chứa các loài thực vật và giống cây trồng khác nhau của O. basilicum cũng như O. minimum, chỉ ra rằng thứ hạng loài riêng biệt của O. minimum là không hợp lý.
Chi thứ hai, bao gồm O. purpurascens, có thể đại diện cho tập hợp các loài đa bội có chung một số bộ gene của bố mẹ. tenuiflorum là loài khác biệt nhất theo khoảng cách di truyền; nó có kích thước bộ gene nhỏ nhất, được tổ chức thành các nhiễm sắc thể nhỏ và có số lượng nhiễm sắc thể thấp nhất. Dữ liệu nhiễm sắc thể thu được trong nghiên cứu của họ chỉ ra rằng số nhiễm sắc thể cơ bản cho các loài thuộc chi Ocimum là x = 12.
Điều này gợi ý rằng các loài thuộc nhóm O. basilicum là thể lưỡng bội, trong khi các loài thuộc O. americanum là thể lục bội. Có vẻ như số lượng nhiễm sắc thể cơ bản cho O.
gratissimum có thể là x = 10 và đối với O. Sự khác biệt về kích thước bộ gene và số lượng nhiễm sắc thể giữa các loài Ocimum cho thấy rằng sự tiến hóa của bộ gene của chúng đi kèm với sự mất đoạn / khuếch đại trình tự và sự sắp xếp lại của nhiễm sắc thể và sự đa bội hóa (Carović-Stanko et al. Cụ thể, theo hồ sơ số lượng nhiễm sắc thể được tóm tắt trong nghiên cứu của Khosla (1995), chi Ocimum được đặc trưng bởi nhiều hơn hai số nhiễm sắc thể cơ bản và một loạt các nhiễm sắc thể đơn bội (12, 13, 16,20, 24, 32, 36, và 38). Những dữ liệu này có thể chỉ ra vai trò quan trọng của thể dị bội và đa bội, cùng với sự tiến hóa của một loạt các số lượng nhiễm sắc thể cơ bản mới, trong sự đa dạng hóa của các loài ở Ocimum.
Ví dụ, trong trường hợp của O. 7 tenuiflorum các cá thể với 2n = 32, 2n = 36, và 2n = 76 đã được ghi nhận, trong khi các cá thể với 2n = 48 và 2n = 56 đã được mô tả cho O.