Di truyền tính trạng trổ bông và vươn ngồng cây cải xà lách

Nguồn: Leah Rosental, David W. Still, Youngsook You, Ryan J. Hayes & Ivan Simko. 2021.  Mapping and identification of genetic loci affecting earliness of bolting and flowering in lettuce. Theoretical and Applied Genetics October 2021; vol. 134: 3319–3337

Quang kỳ và nhiệt độ chi phối sự điều tiết di truyền khác nhau đối với tính trạng trổ hoa cây cải xà lách. Nghiên cứu nhằm xác định QTLs đặc biệt với điều kiện ngoại cảnh và gen giả định rồi cung cấp thông tin kết quả chạy thử những markers di truyền. “Bolting” (tính trạng mọc thẳng), được định nghĩa là kiểu hình vươn dài thân, đánh dấu chu kỳ sống của cây chuyển từ tăng trưởng sang sinh dục, tiếng Việt là “vươn ngồng”. Cây xà lách được trồng khi lá có dạng hoa thị (leaf rosettes), và trở nên vươn thẳng thành ngòng (bolting) sớm hơn dự định, có thể làm giảm phẩm chất rau, gây thiệt hại kinh tế. Việc chuyển sang giai đoạn sinh dục là tiến trình cực kỳ phức tạp. Nó bao gồm nhiều yếu tố di truyền và yếu tố ngoại cảnh quyết định. Theo nghiên cứu này, ảnh hưởng của quang kỳ tính và nhiệt độ khí quyển tác động trên tính trạng bolting và trổ bông được nghiên cứu trên cơ sở điều hòa gen biểu hiện thông qua kết quả phân tích bản đồ di truyền quần thể cây xà lách để xác định những QTLs. Phân tích gen biểu hiện của những dòng giống tương phản với kiểu hình. Người ta sử dụng quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RILs), dẫn xuất từ cặp lai giữa PI 251246 (bolting sớm) và cv. Salinas (bolting trể). Các dòng RILs được trồng trong nghiệm thức kết hợpngày ngắn (8 giờ) với ngày dài (16 giờ); nhiệt độ thấp (20 °C) với nhiệt độ cao (35 °C). Các mô phỏng  QTL cho thấy được ảnh hưởng của cả hai yếu tố di truyền (G) và ngoại cảnh (E), tương tác GxE. Một QTL chủ lực điều khiển tính trạng thời gian bolting và trổ bông định vị trên nhiễm sắc thể 7 (qFLT7.2), hai gen ứng cử viên được phân lập bằng kỹ thuật fine mapping, homology, và biểu hiện gen. Khi ngày ngắn và nhiệt độ cao, qFLT7.2 không có ảnh hưởng gì đến sự phát triển của cây, trong khi đó, nhiều loci có ảnh hưởng nhỏ định vị trên nhiễm sắc thể 2, 3, 6, 8, và 9 kết hợp điều khiển tính trạng bolting và trổ bông. Trong những gen ấy, QTL định vị trên nhiễm sắc thể 2, qBFr2.1, cùng định vị trên locus Flowering Locus T (LsFT). Đa hình giữa hai dòng giiống bố mẹ trong vùng promotor có thể giải thích được sự khác biệt của biểu hiện gen. Đa hình ấy được khai thác để thiết kế chỉ thị phân tử di truyền dùng để xác định  tính trạng bolting muộn.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03898-9

Di truyền tính trạng sọc vỏ trái dưa hấu

Nguồn: Zhen Yue, Rongxue Ma, Denghu Cheng, Xing Yan, Yaping He, Chunxia Wang, Xiaona Pan, Lijuan Yin, Xian Zhang & Chunhua Wei. 2021. Candidate gene analysis of watermelon stripe pattern locus ClSP ongoing recombination suppression. Theoretical and Applied Genetics October 2021; vol. 134: 3263–3277

Người ta sử dụng hai quần thể con lai đang phân ly, gen điều khiển tính trạng sọc trên vỏ dưa hấu là ClSP được phân lập tại vùng có kích thước phân tử 611.78 Kb, gồm có bốn discrete haploblocks và thực hiện ức chế tái tổ hợp. Tính trạng sọc vỏ dưa hấu (stripe pattern) t=rất quan trọng xét theo thị hiếu người tiêu dùng, biểu hiện rất đa dạng. Theo nghiên cứu này, hai quần thể con lai đang phân ly hình thành nên bản đồ di truyền trong đó locus đơn tính trội: ClSP, nằm trong vùng đích của hệ gen, có kích thước phân tử 611.78 Kb với tính chất ức chế tái tổ hợp (recombination). Theo vị trí đa hình, có bốn discrete haploblocks được người ta định tính tại vùng đích như vậy. Trên cơ sở dữ liệu các genome tham chiếu, có 81 gen được dự đoán đã được chú giải trên bản đồ di truyền, tại quãng phân tử ClSP, bao gồm 7 yếu tố phiên mã TFs (transcription factors) được định danh là No1-No7 gen ứng cử viên. Trong khi đó, gen tương đồng với cây dưa leo ist có chức năng điều khiển tính trạng sọc vỏ bất thường được xem như là gen ứng cử viên No8. Nổi bật là, kiến trúc gen No1-No5 thay đổi hoàn toàn với mô tả từ cơ sở dữ liệu tham chiếu và người ta chú thích tiếp sau đó. Ví dụ, những ứng cử viên phân bố có tính chất liền kề nhau No2 và No3 được chú thích lại là No2_3, trong khi No4 và No5 tích hợp thành No4_5. Phân tích trình tự DNA cho thấy đa hình thứ ba trong CDS (coding sequence) của No4_5 tái chú thích cho kết quả là những proteins có tính chất truncated trong cây dưa hấu không có sọc vỏ trái. Bên cạnh đó, chỉ có No4_5 được điều tiết theo kiểu “down” ở trái dưa có vỉ sọc xanh nhạt cho đến sọc xanh đậm. Phân tích transcriptome người ta xác định được 356 DEGs giữa kiểu hình vỏ sọc xanh đậm và kiểu hình sọc xanh nhạt, với những gen có chức năng quang hợp, và phát triển lục lạp điều tiết theo kiểu down trong giống sọc xanh nhạt nhưng ion Ca⁺⁺ gắn kết với gen điều tiết theo kiểu up. Thêm vào đó, 38 phân tử DEGs được chú thích di truyền là những yếu tố phiên mã (TFs), với kiểu điều tiết up là chủ lực của giống dưa vỏ sọc xanh nhạt, ví dụ như ERFs và WRKYs. Nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào kho tàng kiến thức mà còn, cho thấy luận điểm mới về kiến trúc hệ gen của locus ClSP và những gen ứng cử viên đáng giá.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03891-2

Di truyền tính chống chịu mặn cây bắp

Langlang Ma, Minyan Zhang, Jie Chen, Chunyan Nguồn: Qing, Shijiang He, Chaoying Zou, Guangsheng Yuan, Cong Yang, Hua Peng, Guangtang Pan, Thomas Lübberstedt & Yaou Shen. 2021. GWAS and WGCNA uncover hub genes controlling salt tolerance in maize (Zea mays L.) seedlings. Theoretical and Applied Genetics October 2021; vol. 134: 3305–3318

Hai vị trí “hub genes” là GRMZM 2G 075 104 và GRMZM 2G 333183 điều khiển tính chống chịu mặn, được người ta phân lập nhờ chạy GWAS và WGCNA. Người ta còn làm rõ được tính chống chịu mặn bởi ảnh hưởng của gen ứng cử viến nhờ phân tích di truyền theo nền tảng “association” thay vì liên kết gen. Stress mặn ảnh hưởng đến tăng trưởng và phát triển cây bắp. MUốn hiểu rõ cơ chế di truyền tính chống chịu mặn và sự kiểm soát của những hub genes – một cách khai thác có ý nghĩa để có thể trồng được những giống bắp tại vùng đất bị mặn xâm nhập. Theo công trình nghiên cứu này, người ta sử dụng một tập đoàn giống bắp hổn hợp (association panel) bao gồm 305 dòng để xác định những loci di truyền phản ứng với Na⁺ và K⁺  ở giai đoạn cây bắp non. Dưới điều kiện stress mặn, bảy chỉ thị phân tử SNPs có ý nghĩa xác định được sử dụng trong GWAS, và 120 gen được phân lập bằng kỹ thuật quét qua vùng LDs (linkage disequilibrium) của những loci ấy. Theo cơ sở dữ liệu transcriptome của hơn 120 gen nói trên trong nghiệm thức xử lý mặn, người ta thực hiện kỹ thuật phân tích có thuật ngữ weighted gene co-expression network. Tích hợp kết quả chú thích gen, hai gen có liên quan đến SNaC/SKC (hàm lượng chồi thân Na⁺ / K⁺ ) là  GRMZM 2G 075104 và GRMZM 2G 333183 được phân lập lần sau cùng, giống như những hub genes điều khiển chống chịu mặn. Hai gen nay ngay sau đó được minh chứng chống chịu mặn ở giai đoạn cây bắp non bằng kỹ thuật phân tích gen ứng cử viên trong GWAS. Haplotypes TTGTCCG-CT và CTT được xác định bằng haplotypes giữa tính trạng favorable : tính trạng salt-tolerance đối với gen GRMZM 2G 075104 và GRMZM 2G 333183, theo thứ tự. Đây là những kiến thức mới về kiến trúc di truyền tính chống chịu mặn của hệ gen cây bắp, góp phần vào chiến lược canh tác bắp trên vùng đất bị nhiễm mặn.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03897-w

Hàm lượng omega-3 của cải dầu

Nguồn: Susan C. MacIntosh, Megan Shaw, Michael Connelly and Zhuyun June Yao. 2021. Food and Feed Safety of NS-B5ØØ27-4 Omega-3 Canola (Brassica napus): A New Source of Long-Chain Omega-3 Fatty Acids.  Front. Nutr., 30 September 2021 https://doi.org/10.3389/fnut.2021.716659

Giống cải dầu biến đổi gen “DHA canola”, Brassica napus (OECD Unique Identifier NS-B5ØØ27-4), đã và đang được phát triển như một trong những hệ thống sản xuất đầu tiên  dầu omega-3, acid béo chuỗi dài không bảo hòa (LCPUFA), rất có ích cho sức khỏe người tiêu dùng. Cho đến nay, nguồn vật liệu từ biển về chất dinh dưỡng này đang chịu áp lực qua lớn do đánh bắt cá mang tính chất lạm dụng (over-fishing) và nhu cầu tiêu dùng tăng cao. Giống cải dầu DHA canola cung cấp dưỡng chất ấy từ nguồn thực vật, một acid béo rất cần thiết có thể cho hàm lượng cao chất docosahexaenoic acid (DHA). Nguồn cung cấp trên đất liền như vậy cho phép một sự sản xuất ổn định, có thể tăng dần lên (scalable) chất omega-3 LCPUFA. Điều này xác định không chỉ tăng theo nhu cầu thị trường mà còn chia sẻ ảnh hưởng lẫn nhau tính chất phức tạp của nông nghiệp, ngư nghiệp, và dinh dưỡng loài người. Vector được dùng để sản xuất ra phổ thể hiện dầu DHA canola mong muốn, bao gồmbiểu hiện phân tử cassettes của 7 gen trong chu trình sinh tổng hợp DHA  và được thiết kế đặc biệt để chuyển hóa oleic acid thành DHA trong hạt canola. Định tính và đánh giá an toàn thực phẩm của DHA canola được mô tả đầy đủ và kết quả được hỗ trợ bởi phân tích dinh dưỡng của hạt cải, khô dầu hạt, và chất lượng dầu. Bên cạnh những thay đổi trong phổ thể hiện dầu ăn, không có một chất analyte nào khác chỉ ra rằng có sự khác biệt đáng kể về sinh học khi so sánh với giống canola truyền thống. Theo đó, bánh khô dầu hạt cải (meal) của cây DHA canola có giá trị tương đương với bánh khô dầu truyền thống làm đối chứng. Minh chứng về giá trị dinh dưỡng và tính an toàn của DHA canola oil được xác định bởi kết quả phân tích fish feeding (nghiệm thức thức ăn cho cá). Nhân loại đang khiếm dưỡng omega-3 LCPUFA, trong khẩu phân ăn hàng ngày, đánh giá này cũng được bổ sung trong báo cáo. Kết luận, công trình khoa học này mang đến một sản phẩm an toàn từ giống cải dầu biến đổi gen DHA canola làm thực phẩm cho người, nutraceuticals, hoặc thức ăn gia súc.

Xem: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2021.716659/full

Tỷ lệ ω3/ω6 của dầu Aquaterra Omega-3 và đối chứng. *Khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức tin cậy 95%.