Đột biến mới lạ trong cây lúa `LGW trọng lượng hạt thấp` ảnh hưởng đến kích thước hạt bằng cách điều chỉnh biểu hiện của GW7

So sánh kích thước hạt giữa loài hoang dại (WT) và đột biến (LGW). Nguồn: YE Yafeng.

Một nhóm nghiên cứu do giáo sư Wu Yuejin đứng đầu từ Viện Khoa học Vật lý thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã phân lập được một giống lúa (Oryza sativa) đột biến có trọng lượng hạt thấp được gọi là  “Low grain weight” (LGW). Trong nghiên cứu này, họ đã chứng minh rằng đột biến LGW dẫn đến giảm chiều dài hạt thông qua việc giảm sự kéo dài và giảm tăng trưởng của tế bào.

Kết quả được công bố trên tạp chí Frontiers in Plant Science.

Khối lượng hạt là yếu tố quyết định chính đến năng suất lúa, có liên quan chặt chẽ với kích thước hạt. Tuy nhiên, qua nhiều thập kỷ nghiên cứu cơ bản về cơ chế phân tử để điều khiển kích thước hạt vẫn chưa rõ ràng.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã thu được lúa đột biến LGW hạt nhỏ bằng cách gây đột biến bằng chùm tia ion. Họ phát hiện ra LGW là một biến đổi alen mới của gen thân giòn BC12 thông qua tiếp cận so sánh nhân bản trên bản đồ.

Vị trí đột biến LGW nằm trong vùng tín hiệu bản địa hóa hạt nhân của BC12, vùng này đã ảnh hưởng đến quá trình bản địa hóa hạt nhân của nó. Sự biểu hiện quá mức của gen này có thể làm tăng đáng kể chiều dài hạt và trọng lượng nghìn hạt.

YE Yafeng, tác giả của bài báo cho biết: “Chúng ta có thể nói rằng LGW là một bộ điều chỉnh tích cực để điều chỉnh độ dài của hạt.

LGW/BC12 ảnh hưởng đến kích thước hạt bằng cách liên kết trực tiếp với vùng khởi đầu điều khiển của gen chiều dài hạt GW7 và điều chỉnh quá trình phiên mã của nó.

BC12 là một đoạn gen giòn điển hình và đột biến của nó sẽ dẫn đến kiểu hình dễ bị phá vỡ, nhưng tính dễ bị gẫy của đột biến LGW không rõ ràng. Người ta suy đoán rằng LGW/BC12 phụ thuộc vào các chức năng sinh học khác nhau của nó trong việc điều chỉnh tổng hợp thành tế bào và kích thước hạt.

YE cho rằng: “Những phát hiện này cho thấy LGW đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh kích thước hạt và thao tác trên gen này đã cung cấp một chiến lược mới để điều chỉnh trọng lượng hạt gạo”.

Dương Thị Lan Oanh theo Phys.org