Dòng hóa gen Zmccr3 trên cơ sờ bản đồ di truyền: thiết lập và minh chứng mạng lưới của nó trong điều tiết tính trạng nẩy mầm hạt bắp

Nguồn: Liqing Feng, Mingting Zhou, Anyan Tao, Xiaolin Ma, Nan Wang, He Zhang, Huijun Duan & Yongsheng Tao. 2025. Map-based cloning of Zmccr3 and its network construction and validation for regulating maize seed germination. Theoretical and Applied Genetics; April 22 2025; artcile 105

Phương pháp “map-based cloning” gen Zmccr3 nhằm điều chỉnh SG và các lộ trình điều tiết ở mức độ phân tử của nó  được hoàn thiện và được minh chứng. WGCNA, các gen đích/nhiều lộ trình trong suốt tiến trình hình thành nên miên trạng hạt bắp được ghi nhận. Miên trạng hạt bắp (SD) và nẩy mầm hạt trước khi thu hoạch (PHS) đều ảnh hưởng đến năng suất và phẩm chất của mễ cốc và công nghệ sản xuất hạt lai. Cho dù có nhiều thuận lợi trong kết quả nghiên cứu SD và nẩy mầm hạ t(SG) trong khi hạt phát triển, nhưng nghiên cứu về biến thể di truyền và điều tiết phân tử của SD, đặc biệt trong chuyển dịch từ SD thành SG, vẫn còn hạn chế.

Nghiên cứu này đã tiến hành trên cơ thể phân tích quần thể con lai BSA (bulked segregant analysis) và phân tích liên kết trong di truyền để xây dựng bản đồ QTL cho gen đột biến vp16 của tính trạng PHS. Thông qua phương pháp di truyền và sinh học, gen ứng cử viên được xác định là Zmccr3, mã hóa cinnamoyl-CoA reductase 3 (ccr3), bao gồm lộ trình tổng hợp phenylalanine trong biến dưỡng lignin và có ảnh hưởng đến tính trạng SG. Kết quả RNA-seq (RNA sequencing) ở hai giai đoạn  phát triển hạt bắp với tính trạng PHS cực trọng, có một hiện tượng đồng thể hiện gen đích theo kết quả WGCNA (weighted gene coexpression network analysis) liên quan đến tính trạng SD và SG, và có 10 gen đích + ba lộ trình xảy ra trong chuyển từ trạng thái  SD sang SG được xác định. Đồng thời, lộ trình biểu hiện của gen Zmccr3 được hình thành, được minh chứng, bao gồm biến dưỡng lipid ở nguồn trên, cải biên hiện tượng redox, sự thoái hóa oligosaccharides ở thành tế bào (như những hợp chất electrophilic), điều tiết sự truyền tín hiệu GA, hiện tượng sinh lý “ROS homeostasis” có tính chất nội bào, sự ô xi hóa ở vùng downstream của  lignin thành tế bào, tổng hợp các hợp chất phenolic mà hợp chất này ảnh hưởng đến sự suy yếu của phôi mầm, làm thành tế bào rời rạc, điều tiết tích cực để cho ra SG hoặc SD. Vì vậy, người ta giả thuyết chính gen Zmccr3 đã làm sáng tỏ được các chức năng của nó. Phát hiện này vô cùng quan trọng về lý thuyết và ứng dụng thực tiễn để hiểu được cơ sở di truyền của PHS và SD của cây bắp, tăng cường nguồn vật liệu di truyền và cải tiến tính trạng này.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04890-3 Dòng hóa gen Zmccr3 trên cơ sờ bản đồ di truyền: thiết lập và minh chứng mạng lưới của nó trong điều tiết tính trạng nẩy mầm hạt bắp