Nghiên cứu HAPLOTYPE hệ gen cây bông vải (Gossypium hirsutum)

 

 Ba “eco-haplotypes” kết hợp với sự khác nhau về quần thể và sự thích nghi với ngoại cảnhcủa giống bông "Upland cotton"được người ta xác định, với loci A06_85658585, A08_43734499 vàA06_113104285 là những eco-loci đối với sự thích nghi có tính chất môi trường. Tính đa dạng quần thể bông vảiđược xem như là biến số đầu tiêndẫn dắt sự tiến hóa để cây bông thích nghi với môi trường trong các loài bông vải khác nhau. Hiện tượng đảo đoạn nhiễm sắc thể (chromosome inversion) làm gia tăng sự xác định tình trạng sinh dục giữa các subspecies và thúc đẩy quẩn thể cây bông mang sắc thái đa dạng hơn để thích ứng với những môi trường canh tác mới. Cho dù giống bông cải tiến mới thuộc upland cotton (Gossypium hirsutum L.) đang phát triển rộng khắp, nhưng khác biệt về kiểu hình vẫn còn diễn ra trong những giống canh tác trên từng vùng khác nhau. Gần đây, sự dịch chuyển với khoảng cách xa của giống bông trồng trọt ở Trung Quốc yêu cầu nhà chọn giống phải hiểu biết rõ cơ sở di truyền của sự thích ứng này trong nhóm bông vải upland cotton. Người ta hợp nhất giống bông thành tập đoàn giống bao gồm 419 mẫu giống khác nhau, có biến số EAVs (long-term environment-associated variables) và biến số EATs (environment-associated traits) được sử dụng để đánh giá sự khác biệt củasubgroup - rồi xác định những loci tương ứng của giống bông upland cotton. Hai vùng biểu hiện đa dạng trong hệ gen cây bông định vị trên nhiễm sắc thể A06 và A08, dường như là kết quả của sự đảo đoạn nhiễm sắc thể hết sức tích cực (extensive chromosome inversions). Những subgroups ấy có thể được phân loại theo địa lý trên cơ sở những haplotypes khác biệt ở trên những vùng canh tác vô cùng khác biệt nhau. Thực hiện GWAS, người ta xác định những loci định vị trên các vùng NST liên quan chặt với khả năng thích ứng môi trường của cây bông vải. Đây là kết qủa nghiên cứu đầu tiên về sự đa dạng di truyền của của cây bông vải upland, cũng như theo dõi diễn biến kết quả di truyền theo khả năng thích nghi với môi trường. Điều nay cung cấp những kiến thức cần thiết về cơ sở di truyền của cây bông có khản năng thích nghi với ngoại cảnh, từ đó giúp nhà chọn giống cải tiến giống bông vải thích ứng với biến đổi khí hậu. https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03668-z

 

 

 

Biểu hiện lệch “MYB repressor GmMYB3a” trong chống chịu khô hạn của đậu phụng

 

Đậu phụng là cây trồng cung cấp protein và dầucho hàng triệu người trên thế giới. Tăng trưởng và phát triển cây đậu phụng thưởng có ảnh hưởng nghịch với yếu tố gây bất lợi mang tính chất sinh học và phi sinh học. Tuy nhiên, nguồn vật liệu giống làm bố mẹ có sự chuyển dịch di truyền khá hạn chế trong trường hợp cây đậu phụng. Công trình khoa học này giới thiệu phân tử repressor mới R2R3-MYB GmMYB3a được chuyển nạp vào giống đậu phung trồng trọt thông qua vi khuẩn Agrobacterium-mediated lần đầu tiên, để đánh giá toàn diện chức năng của GmMYB3a khi cây bị stress khô hạn. Người ta hình thành cây đậu phụng transgenic có GmMYB3a. Sự biểu hiện mạnh mẽ GmMYB3a ở những dòng đậu phụng chuyển gen dẫn đến kết quả là cải tiến đáng kể sự phản ứng sinh lý của cây, và cây chuyển gen khi bị mất năng suất, có tỷ lệ cây sống sót cao. Những cây đậu phụng có mức độ biểu hiện cao GmMYB3a  cũng biểu hiện kết quả quang hợp rất tốt, hàm lượng nước trong cây cao hơn cây đối chứng, hiệu quả sử dụng nước cũng tốt hơn, chứng minh rằng: đậu phụng sẽ có khả năng thích nghi của cây đối với hiện tượng thiếu nước. Kết luận: sự biểu hiện mạnh mẽ GmMYB3a có thể cải tiến tính chống chịu khô hạn của cây đậu phụng, cải tiến năng suất đậu phụng.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s11248-020-00220-z

 

 

 

Di truyền tính trạng phẩm chất củ khoai lang

 

Nguồn: Dorcus C. Gemenet, Hannele Lindqvist-Kreuze, Bert De Boeck, Guilherme da Silva Pereira, Marcelo Mollinari, Zhao-Bang Zeng, G. Craig Yencho & Hugo Campos. 2020.  Sequencing depth and genotype quality: accuracy and breeding operation considerations for genomic selection applications in autopolyploid crops. Theoretical and Applied Genetics December 2020; vol. 133:3345–3363.

Nhà chọn giống cây trồng đa bội thể có thể làm cân bằng nguồn giữa mật độ trình tự (density) và chiều sâu trình tự (sequencing depth), giữa thông tin số lượng (dosage information) và chỉ thị SPNs ít ỏi (highly informative SNPs), giữa mô phỏng toán non-additive (tương tác không cộng tính) và QTL, khi dự đoán sự lệ thuộc lẫn nhau của các tính trạng. Bản chất dị đa bội (autopolyploid) của cây khoai tây và cây khoai lang tạo ra một quãng rất rộng trong gián phân đẳng nhiễm của tế bào sinh dục (meiotic configurations) và các pha liên kết gen để có hoạt động tương tác gen hết sức phức tạp (complex gene-action), đặt ra cho chúng ra nhiều vấn đề khi thẩm định chất lượng cơ sở dữ liệu kiểu gen và kỹ thuật phân tích sàng lọc di truyền (genomic selection analyses). Người ta đã sử dụng 315 dòng con lai F₁ (hai bố mẹ) của cây khoai lang lục bội thể. Người ta sử dụng một panel khá đa dạng bao gồm 380 khoai tây tứ bội (tetraploid potato), đánh giá kiểu gen thông qua nhiều platforms khác nhau để trả lời câu hỏi là: (i) nhà chọn giống cây đa bội có phải đầu tư nhiều vào kỹ thuật sequencing depth hay không? (ii) có bao nhiêu markers cần thiết cho sàng lọc di truyền? (iii) ảnh hưởng di truyền non-additive (không cộng tính) có cải tiến được khả năng dự đoán chính xác bao nhiêu phần trăm (PA)? (iv) liệu rằng thông tin số lượng (dosage) hoặc quantitative trait loci (QTL) có mang lại sự cải tiến đáng kể cho PA (khả năng dự đoán)?

Kết quả cho thấy rằng chỉ cần một số lượng nhỏ chỉ thị SNPs mang chất lượng thông tin cao (highly informative single nucleotide polymorphisms: SNPs; ≤ 1000) là đủ để dự đoán kiểu quần thể để chúng ta phân tích. Người ta còn thất dosage information và models trong trường hợp additive effects để có được giá trịPA tốt nhất cho tất cả tính trạng nghiên cứu. Trong khi đó,  phương pháp comparative advantage liên quan đến ảnh hưởng non-additive genetic effects và những QTL chưa được biết rõ, theo model dự đoán sẽ tùy thuộc rất nhiều vào kiến trúc các tính trạng. Kết luận: sàng lọc di truyền có thể giúp người ta thúc đẩy hiệu quả chọn lọc di truyền (GA: genetic gains) trong cây khoai tây và cây khoai lang. Tuy nhiên, việc áp dụng sàng lọc di truyền (genomic selection) nên được xem như là một phần nhỏ trong tới ưu hóa chương trình cải tiến giống tổng quát.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03673-2

Nho (Vitis vinifera L.) là loài cây trồng có giá trị kinh tế quan trọng; rất cần có phẩm chất cao về quả, nước ép và rượu nho. Rất thận trọng không để nho bị nấm bệnh. Các giống nho có kiến trúc chùm nho lỏng lẻo làm giảm tính tự vệ của cây, dễ bị vi nấm tấn công, ví dụ như nấm Botrytis cinerea gây ra bệnh mốc xám (gray mold). Nghiên cứu gần đây cho thấy gen mã hóa TF (transcription factor) VvGRF4 quyết định độ dài cuống (pedicel length), tính trạng qua trọng của kiến trúc chùm nho (cluster architecture), trong những mẫu có hai giống nho – một có kiến trúc lỏng lẻo (loose), một có kiến trúc chặt (compact) thuộc dòng nho quasi-isogenic ‘Pinot Noir’. Phân tích 12 dòng vô tính giống nho ‘Pinot Noir’ trong 5 chương trình tuyển lựa cây đầu dòng. Sự biểu gen này rất khác biệt nhau theo dòng vô tính tại 3 địa điểm khảo nghiệm giống trong 3 vụ mùa liên tục. Hai dòng vô tính có kiểu hình tương phản nhau được trồng tại 3 địa điểm dùng làm tiêu chuẩn đánh giá. Số liệu cho thấy có tương quan  giữa kiểu hình của kiến trúc chùm nho tạo  ra  cluster architecture sub-traits. Một chùm gen bao gồm 14 gen biểu hiện khác biệt nhau giữa tính trạng chìm lỏng lẻo và chùm chặt chẽ, không lệ thuộc vào mùa vụ và địa điểm. Những gen này được chú thích di truyền liên quan đến thời kỳ tăng trưởng của tế bào, thời kỳ phân bào và biến dưỡng auxin. Chúng thể hiện qua  hai gen mã hóa protein TF (transcription factor), gen PRE6 và SEP1-like. Sự biện hiện khác nhau của VvGRF4 liên quan tới loose clusters - được tìm thấy trong giống nho ‘Pinot Noir’. Nghiên cứu sự biểu hiện gen được phát triển theo quan sát kiểu hình từng cá thể F1 của tổ hợp lai giữa loài (interspecific cross). Giống tham chiếu OIV có kiến trúc loose cluster. Kết luận: PRE6 và sáu gen có liên quan đến tăng trưởng có mức biểu hiện khác nhau liên quan đến kiến trúc chùm nho với nền tảng di truyền rất đa dạng.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03667-0

 

Hình 2: Ảnh hưởng vị trí lấy mẫu và ảnh hưởng mùa vụ đối với kiến trúc chùm nho- giống ‘Pinot Noir’ dòng Gm20-13 và dòng FkCH. Hai dòng nho này có thể được lấy mẫu ở bất cứ thời gian và không gian nào (n = 120). Giá trị trung bình cận biên và khoảng giá trị tin cậy 95% theo mô phỏng tuyến tính. Rachis length: RL, shoulder length: SL và mean berry volume: MBV bị ảnh hưởng bởi mùa vụ. Pedicel length: PED không bị ảnh hưởng bởi mùa vụ cũng không bị ảnh hưởng bởi địa điểm trồng.