“Fine mapping” gen ứng cử viên phục hồi phấn hoa, kiểu C, bất dục đực tế bào chất của cây bắp (Zea mays L.)

 “Fine mapping” gen ứng cử viên phục hồi phấn hoa, kiểu C, bất dục đực tế bào chất của cây bắp (Zea mays L.)

Nguồn: Peng Zhang, Zhuofan Zhao, Mingmin Zheng, Yongming Liu, Qunkai Niu, Xiaowei Liu, Ziwen Shi, Hongyang Yi, Tao Yu, Tingzhao Rong & Moju Cao. 2023. Fine mapping and candidate gene analysis of a novel fertility restorer gene for C-type cytoplasmic male sterility in maize (Zea mays L.). Theoretical and Applied Genetics November 2023; vol. 136, Article number: 234

 

Một gen phục hồi phấn hóa mới, rất mạnh là Rf12 thuộc kiểu C, bất dục đực tế bào chất của cây bắp được tiến hành “fine-mapped” trên nhiễm sắc thể 2. Gen Zm00001d007531 là ứng cử viên tốt nhất được dự đoán là mã hóa protein p-type PPR.

 

Sự thiếu gen phục hồi phấn hóa mạnh mẽ của cây bắp CMS-C hạn chế rất lớn công nghệ ứng dụng hạt lai đại trà. Do đó, người ta tiến hành dòng hóa (cloning) gen phục hồi phấn hoa mới của bắp loại hình bất dục đực CMS-C. Theo đó, một dòng rất mạnh có khả năng phục hồi phấn hoa ZH91 của loại hình bắp CMS-C được người ta tìm thấy. Gen phục hồi phấn hóa mới này có tên là Rf12 trong giống bắp ZH91 đã được người ta làm bản đồ di truyền trong quãng phân tử 146 kb độ lớn vật lý, trên nhiễm sắc thể 2. Sử dụng phương pháp giải trình tự thế hệ Ba có tên “third-generation high-throughput sequencing” (viết tắt ONT), trình tự DNA toàn bộ hệ gen của giống bắp ZH91 được thu thập, với thông tin “annotation” (diễn dịch di truyền) tích hợp trong hệ gen tham chiếu B73_RefGen_v4 và B73_RefGen_v5, bốn gen ứng cử viên được người ta dự đoán trong ZH91 ở vùng lập bản đồ di truyền. Sau đó, người ta sử dụng kỹ thuật “gene cloning”, “stranded specific RNA sequencing”, “phân tích qRT-PCR” và kỹ thuật định vị có tính chất “subcellular”, gen Zm00001d007531 được phân lập thành công như một gen ứng cử viên mong muốn nhất của gen Rf12. Zm00001d007531 mã hóa protein tên là p-type PPR có tất cả 19 PPR motifs và đích đến tại ty thể bộ và lục lạp. Giải trình tự dây đơn RNA (stranded specific RNA sequencing) và phân tích qRT-PCR cho thấy sự biểu hiện của Zm00001d007531 giữ những bao phấn của dòng NILs (near-isogenic lines) C478Rf12Rf12 và C478rf12rf12 khác biệt có ý nghĩa về giai đoạn tế bào mẹ hạt phấn (pollen mother cell stage). Kết quả so sánh chuỗi trình tự tham chiếu (sequence alignment) đối với gen Zm00001d007531 trong 60 vật liệu giống bắp khẳng định rằng mười hai chỉ thị SNPs p73 vùng mật mã di truyền (CDS) của Zm00001d007531 Liên kết rắt chặt chẽ với tính trạng hữu thụ. Việc tím thấy nguồn di truyền mới có tính chất phục hồi phấn hóa mạnh mẽ của ZH91 đối với loại hình bất dục đực kiểu CMS-C có thể ứng dụng rộng rải dòng bắp CMS-C phục vụ sản xuất hạt bắp lai, việc xác định gen ứng cử viên Zm00001d007531 có thể thúc đẩy tiến trình hồi giao gen Rf12 phục hồi phấn hoa loại hình CMS-C.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04480-1