Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Triển vọng giống đậu nành HLĐN910 trên đất trồng tiêu

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  35
 Số lượt truy cập :  21562257
Giải mã bộ gen lớn và phức tạp của loại lúa mì thông thường
Thứ sáu, 14-12-2012 | 13:09:46

Phân tích bộ gen của một trong ba loại cây lương thực lớn trên thế giới cung cấp manh mối cho việc nhân giống tốt hơn và năng suất cao hơn.

 

bread wheat.jpg

 

Lúa mì thông thường (Triticum aestivum) là một trong ba loại cây trồng lớn quan trọng trên thế giới, chiếm 20% lượng calo tiêu thụ của con người. 35% trong 7 tỷ người trên thế giới phụ thuộc vào loại cây trồng chủ yếu này để sinh tồn. Hiện nay một nhóm các nhà khoa học, trong đó có nhóm từ Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL), đã hoàn thành bản phân tích toàn diện đầu tiên của bộ gen đầy đủ của nó.

 

Nghiên cứu này cho thấy sự tiến hóa của lúa mì thông thường từ các chủng tổ tiên thông qua dạng thuần hóa hiện tại của nó. Do sự phức tạp của bộ gen loài cây này nên phân tích này là một kỹ thuật đầy thử thách. Nhưng phần thưởng tiềm năng thì rất lớn, đó  là phát triển các phương thức mới cho lai giống và cải thiện cây lúa mỳ.

 

Một thách thức kỹ thuật phức tạp

 

Kích thước rất lớn của bộ gen lúa mì thể  hiện ở chỗ, số cặp base DNA cấu thành của nó hay nucleotide tổng số có 17 tỷ (17 Gb), gấp  khoảng năm lần số DNA trong hệ gen của con người. Tuy nhiên, đến 80% bộ gen lúa mì chứa các trình tự lặp đi lặp lại. Do cách mà bộ gen thường được sắp xếp theo trình tự nên kích thước của bộ gen lúa mì khiến cho việc xác định phần nào của bộ gen – bất cứ trình tự nào được giải mã - đến từ đâu và liệu nó là trình tự duy nhất hay là trình tự  lặp lại là một việc hết sức khó khăn.

 

Bộ gen của lúa mì thông thường được phân loại là bộ gen lục bội. Điều này có nghĩa rằng nó có sáu bản sao của mỗi nhiễm sắc thể trong 7 nhiễm sắc thể của mình do đó một bộ hoàn chỉnh có 42 nhiễm sắc thể. Ngược lại, hệ gen của con người là dạng lưỡng bội, với 23 cặp nhiễm sắc thể và tổng số 46 nhiễm sắc thể.

 

Phòng thí nghiệm CSHL của Giáo sư Tiến sĩ, W. Richard McCombie đã tham gia giải quyết thách thức kỹ thuật giải trình tự bộ gen lớn, phức tạp này.

 

Để giải quyết được thách thức này, họ sử dụng kỹ thuật giải trình tự "thế hệ tiếp theo", trong đó DNA được chia ngẫu nhiên thành rất nhiều các phân đoạn nhỏ và được lắp ráp lại các chuỗi dài hơn bằng cách xác định các phần đuôi trùng khớp nhau. Chuỗi được tạo ra từ lúa mì thông thường này sau đó được so sánh với những chuỗi từ các chuỗi đã được biết của một họ cỏ khác, trong đó có gạo và lúa mạch.

 

"Chúng tôi muốn biết liệu chúng tôi có thể sử dụng kỹ thuật giải trình tự ‘thế hệ tiếp theo’ cho bộ gen lớn, phức tạp hay không,
 McCombie nói về phương pháp của mình ", và chúng tôi muốn làm điều đó bằng cách sử dụng một cây trồng nông nghiệp quan trọng."

 

Giải trình tự một số tổ tiên lưỡng bội của lúa mì, một số trong đó đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm của McCombie, đã cho phép nhóm nghiên cứu phân tích tỷ mỷ phần trình tự nào là bản sao của gen và phần trình nào là các phần lặp đi lặp lại. Dữ liệu này sau đó đã được sử dụng để hiểu biết hơn nữa về hệ gen tổ tiên lục bội và mối quan hệ thời gian giữa nó và tổ tiên lưỡng bội.

 

Nguồn gốc cổ xưa, tiến hóa, và tương lai của nền nông nghiệp lúa mì

 

Được hình thành ban đầu trong thời gian mở rộng nông nghiệp giữa các xã hội định cự, lúa mì thông thường xuất phát từ dòng lai giữa lúa mì canh tác (T. dicoccoides) và cỏ dê (Aegilops tauschii) khoảng 8.000 năm trước đây. Một mục tiêu của dự án giải trình tự là để biết được lúa mì thông thường đã tiến hóa ra sao từ lúc bắt đầu được thuần hóa dựa trên các tính năng của hệ gen hiện tại.

 

Trong nỗ lực này, các nhà nghiên cứu đã xác định được 94.000 đến 96.000 gen. Họ cũng ghi nhận sự phong phú của các mảnh gen - gen tổ tiên đã bị chia  nhỏ trong quá trình lai tạo mà nông dân sử dụng trong nhiều thế kỷ.

 

Ngoài ra, họ đã lắp ráp được một danh mục gồm 132.000 SNPs (single-nucleotide polymorphism, hoặc "snip") – các vị trí dọc theo một bồ gen hoàn chỉnh nơi từng đơn vị duy nhất, hay ký tự DNA khác biệt với trình tự của các cây có mối liên quan chặt chẽ.

 

Nghiên cứu này và nghiên cứu liên quan cho thấy rằng hệ gen của lúa mì thông thường đã trải qua những thay đổi nhanh chóng và quan trọng, bao gồm cả sự mất mát các thành viên trong một họ gen (tập hợp một số gen tương tự nhau) trong thời gian nó được thuần hóa. Đây là lúc lùa mì thông thường chuyển từ có hai bộ nhiễm sắc thể đến gấp mấy lần của con số đó. Sự tăng lên nhiễm sắc thể này được coi là một điều mong muốn, vì sự chọn lọc đối với chúng là một cách để khắc phục tình trạng vô sinh xảy ra khi lai giống cây trồng lai.

 

Các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy nhiều họ gen mở rộng trong hệ gen của lúa mì thông thường. Phần lớn trong số này có liên quan với năng suất cây trồng và trong đó có những họ gen liên quan đến khả năng phòng thủ, hàm lượng dinh dưỡng, thu hoạch năng lượng, trao đổi chất, và tăng trưởng.

 

Các phương pháp và kiến thức nuôi đã được khai thác đến mức mà sự tăng năng suất đã chậm lại. Việc giải trình tự và phân tích trong nghiên cứu này cung cấp một khuôn khổ mà cây trồng này có thể được cải thiện.

 

"Trong lúc chúng tôi và các cộng sự tiếp tục nghiên cứu để nâng cao độ chuyên sâu trong kiến ​​thức của chúng ta về hệ gen của lúa mì, thì những kết quả này cũng có tác động đáng kể đến nỗ lực lai giống và các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai về bộ gen lúa mì và họ hàng hoang dã của nó," McCombie kết luận về dự án này.

 

Thông tin về Phòng Thí nghiệm Cold Spring Harbor

 

Được thành lập vào năm 1890, Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) đã hình thành nghiên cứu và giáo dục hiện đại về y sinh học với các chương trình chuyên về ung thư, thần kinh học, sinh học thực vật và sinh học định lượng. CSHL được Thomson Reuters xếp hạng số một trên thế giới do tác động của nó đến ngành sinh học phân tử và di truyền học. Phòng thí nghiệm này là nơi làm việc của 8 nhà đoạt giải giải Nobel. Hiện nay, cộng đồng khoa học đa ngành của CSHL có hơn 360 nhà khoa học và chương trình Meetings & Courses của Phòng thí nghiệm có hơn khóa 12.500 nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới. Ngoài ra  Phòng thí nghiệm còn mang lại nhiều lợi ích từ nghiên cứu, đánh giá, và những ý tưởng được công bố trong các tạp chí và sách vở được phân phối quốc tế bởi Nhà xuất bản CSHL. Về giáo dục, Phòng thí nghiệm có trường đại học và các chương trình cho sinh viên đại học cũng như học sinh phổ thông và giáo viên. CSHL là một tổ chức phi lợi nhuận tư nhân nằm trên bờ biển phía bắc của Long Island. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập www.cshl.edu.


Thanh Vân - Dpst-dongnai, Theo Eurekalert.

 

Trở lại      In      Số lần xem: 1510

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cậy lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD