Phân tích QTL-seq và hệ transcriptome về di truyền tính chống chịu lạnh của cây bắp

 Phân tích QTL-seq và hệ transcriptome về di truyền tính chống chịu lạnh của cây bắp

Nguồn: Ru-Yu He, Jun-Jun Zheng, Yu Chen, Ze-Yang Pan, Tao Yang, Yang Zhou, Xiao-Feng Li, Xinyi Nan, Ying-Zheng Li, Ming-Jun Cheng, Yan Li, Yang Li, Xu Yan, Muhammad-Zafar Iqbal, Jian-Mei He, Ting-Zhao Rong & Qi-Lin Tang. 2023. QTL-seq and transcriptomic integrative analyses reveal two positively regulated genes that control the low-temperature germination ability of MTP–maize introgression lines. Theoretical and Applied Genetics May 2023; vol. 136, Article number: 116

 

Hai gen ứng cử viên (ZmbZIP113 và ZmTSAH1) điều khiển tính trạng nẩy mầm hạt bắp trong điều kiện nhiệt độ thấp được người ta xác định thông qua kết quả chạy QTL-seq và phân tích hệ phiên mã tích hợp (integrative transcriptomic analyses). Kết quả xác định chức năng di truyền của hai gen này cho thấy có sự điều tiết tích cực  sự kiện hạt nẩy mầm được ở nhiệt độ lạnhcủa giống IB030.

 

Điều kiện nhiệt độ lạnh làm suy giảm hoạt động biến dưỡng của hạt bắp (Zea mays L.), kết quả là chồi non nẩy mầm rất chậm và cho ra những cây bắp non không bình thường, dẫn đến mất năng suất khá nặng. Do đó, cải thiện giống bắp có khả năng nẩy mầm dưới nhiệt độ lạnh LTGA (low-temperature germination ability) là cần thiết để tăng năng suất. Loài hoang dại gần gủi với giống bắp canh tác, như loài Z. perennis và Tripsacum dactyloides, biểu hiện tính trạng chống chịu lạnh rất mạnh, người ta có thể sử dụng nguồn vật liệu ấy để cải tiến LTGA của cây bắp. Theo một nghiên cứu trước đó, cầu nối di truyền MTP đã được thiết kế (từ giống bắp trồng, T. dactyloides, và Z. perennis) để có được dòng bắp dẫn xuất có LTGA cao – dòng bắp IB030 nhờ hồi giao. Kết quả thí nghiệm này, dòng IB030 (LTGA mạnh) và dòng Mo17 (LTGA yếu) được tuyển chọn thành bố mẹ của quần thể con lai F2. Bên cạnh đó, hai QTLs chủ lực (qCS1-1 và qCS10-1) được lập trên bản đồ di truyền. Sau đó, chạy RNA-seq cho kết quả hoàn thiện nhờ sử dụng hạt bắp từ dòng IB030 (nguồn cho) và giống tái tục là B73; nghiệm thức xử lý ở 10 °C thời gian 27 ngày; và nghiệm thức 25 °C thời gian 7 ngày, theo thứ tự, hai gen ứng cử viên (ZmbZIP113 và ZmTSAH1) điều khiển tính trạng LTGA được xác định vị trí nhờ kỹ thuật QTL-seq và integrative transcriptomic analyses. Kết quả minh chứng về chức năng di truyền của hai gen ứng cử viên nói trên điều tiết một cách tích cực tính trạng LTGA của dòng bắp IB030. Đáng chú ý là, dòng hóa gen đích theo hướng “homologous” (đồng hợp tử) cho kết quả nguồn biến dị của cả hai gen ấy có tính chất di truyền ổn định từ alen mục tiêu được du nhập vào dòng bắp trồng, từ loài hoang dại Z. perennis. Kết quả này còn phân tích được biến dưỡng LTGA của dòng IB030 và phân lập được các gen kháng phục vụ cải tiến di truyền của cây bắp, nó chứng minh được rằng sử dụng MTP genetic bridge (cầu nối di truyền từ bắp hoang sang bắp trồng) cho tính trạng mong muốn hoặc kiểu hình mong muốn từ loài hoang dại Z. perennis và tripsacum rất cần thiết phục vụ chương trình cải tiến giống bắp.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04362-6