Di truyền từ teosinte đến giống bắp trồng

  Di truyền từ teosinte đến giống bắp trồng

Nguồn: Qingjun Wang, Zhengqiao Liao, Chuntao Zhu, Xiangjian Gou, Yaxi Liu, Wubing Xie, Fengkai Wu, Xuanjun Feng, Jie Xu, Jingwei Li & Yanli Lu. 2022.  Teosinte confers specific alleles and yield potential to maize improvement. Theoretical and Applied Genetics October 2022; vol. 135: 3545–3562

 

Hình: Sự tiến hóa về hoa cái (hạt bắp) từ teosinte đến bắp trồng maize (nguồn: J.A.S,)

 

Teosinte cải tiến năng suất hạt giống bắp trồng và làm giàu nguồn gen trong ngân hàng gen cây bắp. Bảy mươi mốt QTLs liên quan đến 24 tính trạng biểu trưng giữa cây bắp và cây teosinte được xác định. Bắp là loài cây trồng chủ lực trong mễ cốc có ngân hàng gen khá hẹp (narrow germplasm) làm hạn chế năng suất và gây khó khăn cho chương trình lai tạo giống mới. Teosinte, tổ tiên của giống bắp trồng có nguồn tài nguyên di truyền vô cùng phong phú phục vụ cho chương trình cải tiếnh giống bắp. Muốn xác định những alen lạ của teosinte  có khả năng du nhập đuộc vào hệ gen cây bắp (alien alleles) trong cải tiến năng suất của giống bắp mới, người ta thực hiện  4 quần thể của tổ hợp lai hồi giao và quần thể cận giao tái tổ hợp, rồi mang trồng con lai ở 5 điều kiện khác nhau. Quần thể North Carolina mating design II được tiến hành nghiên cứu các dòng cận giao với nền tảng chọn phả hệ B73 và Mo17 để phân tích khả năng phối hợp của vật liệu lai. Sự biến thiến rất mạnh mẽ của kiểu hình đối với 26 tính trạng của 4 quần thể RIL được ghi nhận, trong đó,  barren tip length, kernel height, và test weight biểu thị khả năng cải tiến di truyền rất lớn. Con lai FM132 (BD138/MP116) cho năng suất tối ưu, với năng suất đạt 4.86%. Hơn nữa, dòng cận giao BD138 và MP048 biểu thị khả năng phối hợp chung về năng suất cao hơn các đối chứng khác.Người ta tiến hành sàng lọc di truyền với 4.964.439 SNPs chất lượng cao trong hệ gen dòng BD (B73/Zea diploperennis) quần thể RIL (cận giao tái tổ hợp) phục vụ bin construction và sử dụng 2322 bin markers để xây dựng bản đồ di truyền, bản đồ QTL. Thông qua kết quả phân tích “inclusive composite interval mapping”, có 71 QTL liên quan đến 24 tính trạng biểu hiện đặc trưng. Tiến hành annotation trình tự các gen và biểu hiện phiên mã cho thấy: Zm00001eb352570 và Zm00001eb352580, được giải thích là yếu tố phiên mã đáp ứng với ethylene, đó là những gen ứng cử viên then chốt có khả năng điều tiết chiều cao bắp trái  và tỷ lệ bắp so với chiều cao thân. Kết quả chỉ ra rằng teosinte có thể mở rộng được mức đa dạng di truyền của ngân hàng gen cây bắp, cải thiện năng suất bắp, cung cấp được nhiều alen mong muốn cho chương trình lai giống bắp mới.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04199-5