Hệ gen chức năng phối hợp ứng dụng chỉ thị phân tử có thể giúp chọn tạo giống ngô

  Hệ gen chức năng phối hợp ứng dụng chỉ thị phân tử có thể giúp chọn tạo giống ngô

 Đinh Thị Hương theo Phys.org

Trong nhiều thế kỷ qua, sự đa dạng vật chất di truyền của cây ngô, loại cây ngũ cốc phổ biến nhất trên toàn cầu, đã thu hút các nhà sinh vật học cũng như các nhà chọn giống cây trồng. Ban đầu, các nhà chọn giống đã chọn các dòng ngô có đặc tính tốt và lai tạo chúng qua nhiều thế hệ để phát triển thành các dòng ưu thế lai hoặc tạo ra các dòng lai có tính trạng như mong muốn: màu sắc hoặc kích thước hạt …

 

Các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng A188 mới được lắp ráp có thể đóng vai trò như một bộ gen tham chiếu mới để nhân bản các gen chức năng của các đặc điểm khác nhau ở ngô. Nguồn: The Crop Journal.

 

Nhờ những tiến bộ khoa học, ngày nay người ta đã biết rõ rằng biến động các tính trạng có liên quan tương ứng đến biến động kiểu gen và bất kỳ sự thay đổi nào trong "kiểu gen" đều có thể dẫn đến một "kiểu hình" mới. Các thao tác trên vật chất di truyền (gen) là yếu tố then chốt của chọn giống cây trồng hiện đại. Trong đó, nuôi cấy mô là một biện pháp được sử dụng thường xuyên. Tuy nhiên phương pháp này bị hạn chế bởi hai yếu tố: Thứ nhất, không có sẵn trình tự bộ gen của các dòng để cho ra kiểu hình rõ rệt; thứ hai, khó khăn trong việc tạo mô sẹo từ phôi chưa trưởng thành trên môi trường nuôi cấy mô - bước đầu tiên của quá trình biến đổi di truyền.

 

Để giải quyết những trở ngại này, các nhà nghiên cứu từ Đại học Nông nghiệp Tứ Xuyên và Tập đoàn Gen Berry, Trung Quốc đã công bố trên tạp chí The Crop Journal về việc khai thác sức mạnh hệ gen chức năng của dòng ngô lai A188, quy định nhiều tính trạng khác biệt so với các dòng ngô khác và làm sáng tỏ mối liên hệ giữa kiểu gen và kiểu hình. Công bố của họ còn dựa trên một nhận định khác của Tiến sỹ Yaou  Shen, Đại học Nông nghiệp Tứ Xuyên, tác giả chính và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Dòng ngô A188 có khả năng cảm ứng tạo mô sẹo tuyệt vời từ phôi chưa trưởng thành và do đó, họ đã tìm cách xác định các gen chức năng chính phù hợp với mục tiêu của mình”.

 

Đầu tiên, họ so sánh các dạng kiểu hình của A188 với các dạng kiểu hình của ba dòng ngô đối chứng khác là B73, Mo17 và W22. Sau đó, họ thiết lập thư viện gen của dòng A188 và cuối cùng, họ đánh dấu các yếu tố liên quan đến gen chức năng, so sánh các trình tự gen được đánh dấu của A188 với các trình tự của các dòng đối chứng.

 

Kết quả nghiên cứu rất khả quan, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng dòng ngô A188 có khả năng cảm ứng mô sẹo phôi hiệu quả hơn so với bộ gen của các dòng đối chứng và các dòng khác. Đồng tác giả nghiên cứu, tiến sỹ Langlang Ma cho biết, họ đã lấy vật liệu di truyền của dòng ngô A188 với kích thước là 2210Mb, sau đó gắn lên 1 đoạn N50 có kích thước 11.61 Mb. Đoạn N50 có kích thước dài hơn so với đoạn gen của dòng B73 là 9,73Mb và của dòng Mo17 là 10,2 Mb.

 

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy gần 30% gen A188 được lấy có cấu trúc rất khác so với các dòng ngô khác, dẫn đến sự khác biệt về protein và các biến dị kiểu hình ở A188. So sánh trình tự bộ gen với các bộ gen đã lấy, các nhà nghiên cứu đã xác định được 8 gen đa dạng về cấu trúc và 2 gen biểu hiện khác biệt là những nhân tố chính có thể xảy ra trong việc cảm ứng mô sẹo tạo phôi ngô.

 

Kết hợp những phát hiện này với nhau, các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng A188 mới được gắn có thể đóng vai trò như một bộ gen đối chứng mới để nhân bản các gen chức năng của các đặc điểm khác nhau ở ngô. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của A188 để đạt được hiệu quả biến đổi gen của ngô thông qua tạo giống chuyển gen.

 

Những phát hiện này đưa chúng ta tiến một bước gần hơn đến việc lập bản đồ di truyền của cây ngô và cách mạng hóa thị trường cho loại cây trồng hàng đầu thế giới.