Di truyền tính trạng chống đỗ ngã của cây bắp

 Di truyền tính trạng chống đỗ ngã của cây bắp

Nguồn: Z Zhang, X Zhang, Z Lin, J Wang, H Liu, L Zhou, S Zhong, Y Li, C Zhu, J Lai, X Li, J Yu, Z Lin. 2020. A Large Transposon Insertion in the stiff1 Promoter Increases Stalk Strength in Maize. Plant Cell 2020 Jan;32(1):152-165.  doi: 10.1105/tpc.19.00486.

 

Thân đỗ ngã được xác định là tính trạng di truyền quyết định độ cứng của thân (stalk strength), liên quan đến thất thoát năng suất  của cây bắp (Zea mays) khi trồng với mật độ cao / ha. Tuy nhiên, cơ sở di truyền phân tử  tính trạng độ cứng chắc của thân chưa được rõ ràng, phương pháp cải tiến vấn đề này chưa hiệu quả. Những nhà khoa học tham gia công trình này thực hiện dòng hóa gen đích bằng bản đồ di truyền linkage, kết hợp với phân tích bản đồ association, sau đó xác định gen stiff1 - một QTL (major quantitative trait locus) chủ lực, điều khiển tính trạng stalk strength của cây bắp. Phân tử chèn đoạn có kích thước 27.2-kb - thuộc transposable element insertion có mặt ở vùng promoter của gen stiff1. Gen này mã hóa protein có tên là F-box domain protein. Đoạn phân tử chèn vào có tính chất chuyển vị (transposable element: TE) ức chế phiên mã của gen stiff1, dẫn đến gia tăng cellulose và lignin trong thành tế bào, tạo nên thân cứng chắc hơn. Hơn nữa, một alen được chỉnh sửa một cách chính xác stiff1 qua hệ thống CRISPR/Cas9, làm cho cây cải biên có thân cứng chắc hơn rất nhiều so với cây đối chứng (không chỉnh sửa alen). Phân tích đa dạng nucleotide cho thấy: promoter của gen stiff1 đã được chọn lọc một cách tích cực. Dòng hóa gen đích stiff1 trong trường hợp TE (transposable element) có vai trò quan trọng trong cải tiến giống bắp. Xác định gen stiff1, rồi chỉnh sửa gen này là cách thức cải tiến giống bắp chống đỗ ngã tốt, thân cứng chắc hơn. Xem http://www.plantcell.org/content/32/1/152.long