BIẾN ĐỔI GEN VÀ CHỈNH SỬA HỆ GEN Ở ĐẬU NÀNH HOANG DẠI

Li Chen^a,b, Meng Tang^a,b, Weiwei Yao^a,b, Wensheng Hou^a,b,^⁎, Yupeng Cai^a,b,^⁎

Võ Như Cầm biên dịch.

a Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về nguồn gen và giống cây trồng, Viện Khoa học Cây trồng, Học viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc, Bắc Kinh 100081, Trung Quốc

b Phòng thí nghiệm trọng điểm của Bộ Nông nghiệp về sinh học đậu tương (Bắc Kinh), Viện Khoa học Cây trồng, Học viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc, Bắc Kinh 100081, Trung Quốc

TÓM TẮT

Đậu tương (Glycine max), một loại cây lương thực và cây lấy dầu quan trọng, có nguồn gốc từ đậu tương hoang dại (Glycine soja). So với các giống trồng trọt, đậu tương hoang dại thể hiện sự đa dạng di truyền cao hơn đáng kể, chứa các gen chịu stress, gen kháng bệnh phổ rộng và các alen ưu việt điều chỉnh dinh dưỡng hạt giống, những gen này đã bị mất đi trong quá trình thuần hóa. Những nguồn gen này vẫn “hiện hữu nhưng chưa được sử dụng triệt để”, chủ yếu do thiếu các hệ thống chuyển gen và chỉnh sửa gen hoàn thiện. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết lập các hệ thống chuyển gen và chỉnh sửa gen ổn định cho Glycine soja. Chúng tôi đã xác định ba trở ngại chính đối với quá trình chuyển gen của Glycine soja: vỏ hạt dày và cứng cản trở sự hấp thụ nước và nảy mầm; hiệu quả nhiễm Agrobacterium thấp; và chồi tái sinh biểu hiện hiện tượng vàng lá nghiêm trọng và chết. Để giải quyết những vấn đề này, chúng tôi đã sử dụng 1) mài mòn vỏ hạt bằng giấy nhám giúp hạt đậu tương hoang dại hấp thụ nước và nảy mầm trong vòng 1 ngày; 2) Siêu âm ở tần số 45 kHz trong 60 giây, làm tăng tỷ lệ nhiễm Agrobacterium từ 11,76% lên 55,26%; và 3) Bổ sung môi trường nuôi cấy với 12 mg/L sulfat sắt và 30 mg/L axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA) dinatri, giúp giảm hiện tượng vàng lá ở chồi tái sinh. Hiệu quả chuyển đổi của hai dòng đậu tương hoang dại đạt 1,54% và 6,33%, với tính di truyền gen chuyển ổn định. Chúng tôi nhắm mục tiêu vào GsDELLA và đã tạo ra thành công các đột biến đồng hợp tử, biểu hiện chiều cao cây và số cành giảm. Chúng tôi đã mở rộng phương pháp này cho 19 giống đậu tương ưu tú, thu được các thể chuyển đổi dương tính, với hiệu quả chuyển đổi cao hơn ở các giống chín muộn (MG I–VI; thường > 10%) so với các giống chín sớm (MG 00–I; 2 – 10%). Nền tảng chuyển đổi đa năng của chúng tôi sẽ đẩy nhanh quá trình cải tiến di truyền cả nguồn gen đậu tương hoang dại và đậu tương canh tác.

Chi tiết xin xem tệp đính kèm.