Phân lập loci điều khiển miên trạng hạt bắp
Nguồn: Xiaolin Ma, Liqing Feng, Anyan Tao, Tinashe Zenda, Yuan He, Daxiao Zhang, Huijun Duan & Yongsheng Tao. 2023. Identification and validation of seed dormancy loci and candidate genes and construction of regulatory networks by WGCNA in maize introgression lines. Theoretical and Applied Genetics December 2023; vol. 136, Article number: 259
Người ta thu thập được 17 PHS-QTLs và gen ứng cử viên, gồm có loci chủ lực, 3 loci chịu ảnh hưởng của ngoại cảnh và 2 loci có đồng vị trí với kết quả nghiên cứu trước đây về bản đồ di truyền. Chức năng của 3 gen ứng cử viên được người ta minh chứng bằng phương pháp đột biến (các mutants); 9 proteins đích và 5 hệ thống gen được sàng lọc theo phương pháp GWAS và WGCNA.
Miên trạng SD (Seed dormancy) và tính trạng hạt nẩy mầm trước khi thu hoạch PHS (pre-harvest sprouting) đều có ảnh hưởng đến năng suất, cũng như phẩm chất hạt lai trong công nghệ sản xuất hạt giống bắp lai. Do vậy, việc xác định bản chất di truyền là sự điều tiết đối với tính trạng PHS và SD là chìa khóa của phân tích chức năng gen đích, khai thác nguồn biến dị di truyền và cải tiến di truyền. Kết quả cho thấy có 78.360 chỉ thị SNPs thông qua phương pháp SLAF-seq của 230 dòng con con lai ILs (chromosome segment introgression lines), tính trạng PHS qua 5 địa điểm khảo nghiệm với phân tích GWAS (genome wide association study) (a threshold of 1/n), và người ta thấy có 17 QTLs chưa được báo cáo trước đây, gắn liền với tính trạng PHS, bao gồm 11 QTLs với PVE > 10% (giải thích biến thiên kiểu hình); 3 QTLs tương tác với môi trường. Hai QTL loci đồng vị trí giữa hai phương pháp lập bản đồ di truyền. Người ta áp dụng phương pháp DEGs (differential gene expression analyses) vào hai giai đoạn phát triển của hạt bắp, phân tích chức năng gen của dòng đột biến Arabidopsis, và phân tích chức năng gen trong vùng chứa QTL mục tiêu, có 17 gen ứng cử viên gắn với QTLs điều khiển tính trạng PHS, có 5 hệ thống điều tiết ở mức độ phân tử (molecular regulatory networks) được hình thành. Trên cơ sở kết quả đột biến Arabidopsis T-DNA, có 3 gen ứng cử viên biều hiện điều tiết tính trạng SD và PHS. Trong khi đó, kết quả RNA-seq của phát triển hạt, kết quả phân tích “weighted correlation network” (WGCNA), cho thấy có 5 chu trình điều tiết với các gen đích điều tiết tính trạng PHS và SD. Dựa trên phân tích kết hợp giữa GWAS và WGCNA, có 4 lộ trình, 9 proteins đích và những gen mục tiêu đã được lộ dần ra, hầu hết, chúng điều rhòa cơ chế biến dưỡng thành tế bào, sự nhân lên tế bào và chống chịu sự mất nước của hạt giống. Đây mới chính là ý nghĩa lý luận và thực tiễn vô cùng quan trọng nhằm làm rõ cơ sở di truyền của tính trạng PHS và SD của cây bắp, cũng như khai thác nguồn gen có ích và cải tiến di truyền tính trạng nói trên.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04495-8