Khai thác cơ chế cân bằng hàm lượng phosphorus & tinh bột trong hạt bắp thông qua phân tích di truyền GWAS và cơ sở dữ liệu transcriptome

 Khai thác cơ chế cân bằng hàm lượng phosphorus & tinh bột trong hạt bắp thông qua phân tích di truyền GWAS và cơ sở dữ liệu transcriptome

Nguồn: Bowen Luo, Haiying Zhang, Zheng Han, Xiao Zhang, Jianyong Guo, Shuhao Zhang, Xianfu Luo, Jin Zhao, Wei Wang, Guohui Yang, Chong Zhang, Jing Li, Junchi Ma, Hao Zheng, Zirui Tang, Yuzhou Lan, Peng Ma, Zhi Nie, Yunjian Li, Dan Liu, Ling Wu, Duojiang Gao, Shiqiang Gao, Shunzong Su, Jia Guo & Shibin Gao. 2024. Exploring the phosphorus–starch content balance mechanisms in maize grains using GWAS population and transcriptome data. Theoretical and Applied Genetics; June 12 2024; vol.137; article 158

 

Xem xét mối quan hệ giữa P và các tín hiệu liên quan đến tinh bột có thể làm sáng tỏ sự cân bằng giữa dinh dưỡng và năng suất. Người ta tiến hành sử dụng 307 dòng bắp cận gia rất đa dạng nhằm thực hiện những khảo nghiệm nhiều năm, nhiều địa điểm, để khai thác mối liên quan giữa hàm lượng P, hàm lượng tinh bột, khối lượng 100 hạt (HKW) của hạt bắp trưởng thành.

 

Tương quan nghịch rất chặt chẽ giữa hàm lượng P và hàm lượng tinh bột, cũng như tính trạng HKW, trong khi đó, tương quan thuận có ý nghĩa giữa hàm lượng tinh bột với HKW. Hạt tinh bột có P cao và hàm lượng tinh bột thấp (HPLS) thường nhỏ hơn đáng kể so với hạt có P thấp, tinh bột cao (LPHS). Bên cạnh đó, mian04185-4 (HPLS) biểu hiện tinh thể hạt tinh bột không đều và kết cấu lỏng lẻo. Sự giảm đáng kể  việc biểu hiện các gen ZmPHOs được tìm thấy trong dòng bắp HPLS như ZNC442 (tinh bột thấp) so với dòng bắp LPHS như SCML0849 (tinh bột cao), trong khi đó, không khác biệt trong biểu hiện gen mã hóa AGPase giữa các dòng bắp này. Gen điều tiết theo kiểu “down” trong hạt giống bắp ZNC442 khá phong phú trong nucleotide sugar và lộ trình anabolic của acid béo, trong khi, gen điều tiết theo kiểu “up” rất phong phú trong lộ trình ABC transporters. Sự phân hủy chất béo tăng lên khi hàm lượng P tăng được ghi nhận. Điều này khẳng định HPLS (tinh bột thấp) là kết quả của sự phân hủy lipid tăng và nguồn carbon không đủ. Kết quả GWAS xác định được 514 gen liên quan có ý nghĩa, có 248 gen trong số đó biểu hiện khác biệt. Zm00001d052392 gắn liền có ý nghĩa với hàm lượng P/HKW, thể hiện sự biểu hiện mạnh mẽ của SCML0849 (bắp tinh bột cao) nhưng hầu hết là không thể hiện trong ZNC442 (bắp tinh bột thấp). Kết quả cho thấy cách tiếp cận mới về sự cân bằng giữa P và năng suất thông qua thao tác trong chu trình biến dưỡng lipid ở trong hạt bắp.

 

Xemhttps://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04667-0