Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 09 THÁNG 12 ĐẾN 15 THÁNG 12 NĂM 2019
 
BẢN TIN KHOA HỌC
 
 
Di truyền tính trạng số hạt bắp trên một hàng

Nguồn: Xiaomeng Shen, Ran Zhao, Lei Liu, Can Zhu, Manfei Li, Hewei Du, Zuxin Zhang. 2019. Identification of a candidate gene underlying qKRN5b for kernel row number in Zea mays L. Theoretical and Applied Genetics, December 2019, Volume 132, Issue 12, pp 3439–3448

QTL quy định tính trạng số hạt trên mỗi hàng theo chu vi trái bắp là qKRN5, được phân ra thành hai loci, qKRN5a và qKRN5b. Phân tích có tính chất so sánh bằng kỹ thuật “fine mapping” chuỗi trình tự nucleotide và mức độ thể hiện gen căn cứ theo họ protein endonuclease / exonuclease / phosphatase được mã hóa bởi gen Zm00001d013603 như một hệ quả của gen qKRN5b. Năng suất hạt bắp được xác định bởi những tính trạng nông học quan trọng được điều khiển bởi sự tương tác giữa gen và mội trường (GxE). Người ta đã tập trung mọi nổ lực nghiên cứu nhằm xác định  những QTL chủ lực điều khiển các tính trạng có liên quan đến năng suất, tuy nhiên, có rất ít kết quả được ghi nhận trước đây trong xác định gen đích và định tính rõ ràng trong hệ gen cây bắp. Theo nghiên cứu này, các tác giả đã phân chia một QTL quy định số hạt bắp trên một hàng KRN (kernel row number), qKRN5, thành 2 loci liên kết chặt với nhau có tên là qKRN5a và qKRN5b, thông qua thông thể con lai hồi giao cải tiến, tạo ra dòng NILs (near-isogenic lines). Cá thể có KRN nhiều hơn, biểu hiện trạng thái alen đồng hợp tử NX531, biểu hiện liên kết theo dạng “coupling-phase linkage”. QTL chủ lực qKRN5b có ảnh hưởng cộng tính (additive effect) đối với số hạt trên một hàng. Bên cạnh đó, người ta thực hiện “narrowing” (thu hẹp vùng giả định bằng kỹ thuật “fine mapping” đối với qKRN5b trong một quãng có kích thức phân tử là 147.2 kb. Trình tự vùng cận trên Zm00001d013603 và mức độ biểu hiện của nó khi bắp phun râu (ear inflorescence) cho kết quả khác biệt rất rõ giữa các dòng NIL mang gen qKRN5b. Lai in situ định vị Zm00001d013603 có mặt tại primordia của sinh mô hoa bắp (spikelet pair meristems và spikelet meristems), nhưng không có tại sinh mô hoa cái (inflorescence meristem), cho thấy rằng: có một vai trò nào đó điều hòa sự tượng khối sơ khởi mô sinh dục của hoa cái (ear inflorescences).
Phân tích mức độ biểu hiện và so sánh trình tự DNA với dữ liệu tham chiếu cho thấy gen Zm00001d013603, mã hóa họ protein endonuclease/exonuclease/phosphatase mà những protein này thủy phân “phosphatidyl inositol diphosphates”, gây ra bởi gen qKRN5b. Kết quả cung cấp cho chúng ta kiến thức di truyền đối với tính trạng KRN và mở ra tiềm năng tăng cường được năng suất bắp thông qua tăng số hạt bắp trên hàng như vậy.
 
***
 
Di truyền tính trạng phẩm chất hạt cao lương
 
Nguồn: S Griebel, RP Westerman, A Adeyanju, C Addo-Quaye, BA Craig, CF Weil, SM Cunningham, B Patel, OH Campanella, MR Tuinstra. 2019. Mutations in sorghum SBEIIb and SSIIa affect alkali spreading value, starch composition, thermal properties and flour viscosity. Theoretical and Applied Genetics; December 2019, Volume 132, Issue 12, pp 3357–3374.
  
 
          Bảy alen mới của SBEIIb và một alen của SSIIa đồng phân ly trong trường hợp thể hiện kiểu hình ASV (alkali spreading value: độ trở hồ) góp phần quan trọng vào kết quả tạo nên phẩm chất tinh bột hạt phục vụ cho công nghệ chế biến cao lương. Cao lương được xem là cây lương thực quan trọng cho hàng triệu người sống ở châu Phi và châu Á. Áp dụng kỹ thuật chạy trình tự toàn bộ hệ gen cây cao lương (whole-genome re-sequencing) đột biến bởi hóa chất EMS biểu hiện kiểu hình AVS (alkali spreading value), cho thấy chỉ thị SNPs ứng cử viên có trong hệ thống Sobic.004G163700 và Sobic.010G093400Áp dụng kỹ thuật so sánh hệ gen đã xác định được Sobic.010G093400 là gen starch synthase IIa và xác định Sobic.004G163700 là gen starch branching enzyme IIb. Phân tích con lai đang phân ly cho thấy rằng những đột biến trong hệ thống Sobic.010G093400 hoặc Sobic.004G163700 đồng phân ly với kiểu hình ASV. Các dòng đột biến SSIIa biểu hiện không có thay đổi nào về hàm lượng amylose nhưng biểu hiện độ nhớt thấp hơn (lower final viscosity) và nhiệt độ hóa hồ thấp hơn (lower GT) so với tinh bột của cây không đột biến. Các dòng đột biến sbeIIb biểu hiện một cách đáng kể hàm lượng amylose cao và GT cao cũng như “viscosity” thấp so với tinh bột của cây không đột biến và cây đột biến ssIIa. Những đột biến trong SBEIIb có ảnh hưởng tích lũy về lượng (dosage effect) hàm lượng amylose. Dòng đột biến kép của sbeIIb và ssIIa tích hợp trong bố mẹ có gen sbeIIb về hàm lượng amylose, nhiệt độ hóa hồ và phổ biến thiên viscosity. Những biến thể ấy sẽ cho chúng ta cơ hội tạo ra những giống cao lương có sự cải biên về phẩm chất tinh bột và phẩm chất cao lương rất cần cho công nghệ sản xuất bia và bánh mì, đặc biệt là thực phẩm cho người mắc bệnh đái tháo đường.
 
***
 
Giống bắp bản địa ở châu Âu là nguồn vật liệu làm bố mẹ tốt
 
Nguồn: Armin C. Hölker, Manfred Mayer, Thomas Presterl, Therese Bolduan, Eva Bauer, Bernardo Ordas, Pedro C. Brauner, Milena Ouzunova, Albrecht E. Melchinger, Chris-Carolin Schön. 2019. European maize landraces made accessible for plant breeding and genome-based studies. Theoretical and Applied Genetics; December 2019, Volume 132, Issue 12, pp 3333–3345
 
     Tập đoàn giống bắp bản địa đơn bội kép (doubled-haploid libraries) có mức độ đa dạng di truyền tự nhiên đối với nhiều tính trạng số lượng và làm cho nó trở nên hữu dụng trong lai tạo giống mới và những nghiên cứu về hệ gen. Các giống bắp bản địa có sự đa dạng về bản chất tự nhiên về alen. Người ta sáng tạo ra tập đoàn DH (bắp đơn bội kép) được gọi với thuật ngữ là “doubled-haploid  libraries” từ giống bắp răng ngựa bản địa ở châu Âu, rồi người ta định tính chúng trên cơ sở đa dạng tính theo mức độ phân tử, cấu trúc quần thể, giá trị trung bình tính trạng, phương sai, và hệ số tương quan từng cặp tính trạng với nhau.
     Có tất cả 899 dòng bắp DH đã được đánh giá thông qua phương pháp thu thập cơ sở dữ liệu kiểu gen có chất lượng cao và tư liệu hóa dữ liệu kiểu hình ở nhiều địa điểm khác nhau (11 địa điểm). Các dòng DH này bao phủ trên 95% biến thiên ở mức độ phân tử của 35 giống bản địa (landraces) theo một nghiên cứu trước đó và đặc trưng cho 3 quần thể giống bắp bản địa có nguồn gốc châu Âu. Phân tích sự phát triển của tính trạng mục tiêu ở giai đoạn tăng trưởng sớm và những tính trạng nông học quan trọng khác cho thấy biến thiên di truyền ở đây rất rộng đối với dòng cá thể per se và kết quả lai thử nghiệm (testcross). Đặc điểm chính của 378 dòng bắp DH này được đánh giá ở những testcrosses đối với các dòng lai thương mại tại thời điểm phát triển sớm. Đối với tổng lượng sinh khối, người ta quan sát khoảng cách năng suất (yield gap) giữa lý thuyết và thực tế là 15% lấy theo trung bình năng suất testcross các dòng bắp lai thương mại và lất giá trị trung bình năng suất testcross các dòng bắp DH. Các dòng bắp DH này còn thể hiện biến thiên di truyền đối với nhiều tính trạng không mong muốn khác ví dụ như đổ ngã bật gốc và đẻ nhánh thân vô hiệu, nhưng các hệ số tương quan của những tính trạng mục tiêu vào lúa phát triển sớm cũng như năng suất biểu hiện khá thấp hoặc không có ý nghĩa. Atlas về đa dạng di truyền ấy rất có giá trị khoa học, là nguồn cung cấp tư liệu đại chúng phục vụ nghiên cứu hệ gen cây bắp để xác định biến thiên mới của tính trạng và đánh giá triển vọng phân tích dự đoán hệ gen nguồn vật liệu giống bắp bản địa.
 
 
 
Di truyền tính trạng khối lượng buồng chuối trồng trên cao nguyên Đông Phi

Nguồn: Moses Nyine, Brigitte Uwimana, Violet Akech, Allan Brown, Rodomiro Ortiz,  Jaroslav Doležel, Jim Lorenzen, Rony Swennen. 2019. Association genetics of bunch weight and its component traits in East African highland banana (Musaspp. AAA group). Theoretical and Applied Genetics; December 2019, Volume 132, Issue 12, pp 3295–3308

   Những QTL chủ yếu  liên quan đến khối lượng buồng chuối (bunch weight) và những tính trạng thành phần năng suất khác của tập đoàn giống chuối trồng trên cao nguyên Đông Phi, định vị trên nhiễm sắc thể số 3. Sự gia tăng khối lượng buồng chuối là một trong những mục tiêu cải tiến giống chuối, nhưng người ta hiện còn biết rất ít loci nào điều khiển tính trạng khối lượng buồng chuối này và những hợp phần của nó là gì?. Các tác giả của công trình nghiên cứu này đã thực hiện lần đầu tiên phân tích một vài loci có liên quan đến “bunch weight” và những tính trạng hợp thành ra nó trong cây chuối châu Phi thông qua phân tích GWAS.
   Quần thể dòng con lai cây chuối bao gồm 307 cá thể thuộc dạng bội thể xác định. Chúng được đánh giá kiểu hình tại 3 địa điểm khác nhau dưới những điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Cơ sở dữ liệu được thu thập tập trung khối lượng buồng chuối, number of hands and fruits; chiều dài trái chuối và chu vi trái; đường kính trái, đường kính buồng chuối của 3 lần thu hoạch khác nhau. Quần thể này được đánh giá kiểu gen thông qua giải trình tự DNA với 27.178 chỉ thị SNPs. Mức độ “association” giữa SNPs và kết quả dự đoán  “best linear unbiased predictors” của những tính trạng nghiên cứu được xử lý bởi phần mềm TASSEL v5 thông qua mô phỏng toán “mixed linear”  đóng góp vào cơ cấu quần thể con lai và “kinship”. Sử dụng phương pháp “Bonferroni correction”, mức độ tìm kiếm sai số, và giá trị LD (long-range linkage disequilibrium) trong mô phỏng, có tất cả 25 loci đã được xác định với những chỉ thị phân tử SNPs có ý nghĩa về thống kê. Hầu hết các loci đều định vị trên nhiễm sắc thể số 3. Hầu hết SNPs định vị tại những gen mã hóa những protein chưa định tính và protein giả thuyết, nhưng có một số yếu tố phiên mã được đọc trên bản đồ bao gồm cả sự điều hòa chu trình sống của tế bào. Giá trị LD mang tính chất xuyên qua nhiễm sắc thể của các chỉ thị SNPs có trong quần thể này, nhưng không có chỉ thị SNPs nào phối hợp có ý nghĩa với từng tính trạng nghiên cứu. Xếp nhóm các chỉ thị SNPs trên nhiễm sắc thể 3 cho chúng ta một giả thiết rằng: sự làm đầy quả chuối (Fruit filling) ở nghiệm thức có kiểm soát là do một vài QTL có ảnh hưởng chủ lực đến kết quả kiểu hình.
 
 
 
Hình 3: Single nucleotide polymorphisms (SNPs) kết hớp với tính trạng chu vi quả chuối.
 
a “Quartile–quartile (Q–Q) plot” cho thấy độ lệch chuẩn từ giả thiết “null” của sự không kết hợp, b “Manhattan plot” cho thấy vị trí có ý nghĩa của SNPs, đường thẳng ngang màu đỏ là độ chuẩn xác “Bonferroni correction” ở giá trị P là 1.84e−6  
 
 
Các bài viết khác
Video Clip
Hỗ Trợ
Thống kê lượt truy cập
số người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cập
số người truy cậpHôm nay:69
số người truy cậpHôm qua:302
số người truy cậpTuần này:642
số người truy cậpTháng này:2200
số người truy cậpTất cả:380928
số người truy cậpĐang trực tuyến:6