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
Thiết lập chuỗi giá trị nông sản thông minh và an toàn tại Việt Nam Cà chua bi

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  13
 Số lượt truy cập :  36716206
Đột phá khoa học: Phát hiện biến đổi cấu trúc giúp cây cao lương tăng năng suất hạt
Thứ tư, 19-03-2025 | 08:18:46

Mô hình đề xuất: Cách gen DG1 kiểm soát tính trạng hạt kép ở cây cao lương.

 

Các nhà khoa học Trung Quốc đã xác định hai gen quan trọng có vai trò chính trong việc tạo ra tính trạng bông hạt kép ở cây cao lương. Phát hiện này cho thấy sự đảo đoạn nội nhiễm sắc thể với chiều dài 35,7 kilobase tại vùng khởi động của gen DG1 (Double-Grain 1) đã kích thích sự tăng cường biểu hiện của gen này. Kết quả là các bông hạt kép được phát triển, giúp tăng mạnh số lượng hạt ở cây cao lương. Nghiên cứu này không chỉ góp phần cải thiện năng suất cây trồng mà còn nhấn mạnh vai trò quan trọng của biến đổi cấu trúc gen trong sự tiến hóa của thực vật.

 

Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature Plants, do nhóm nghiên cứu của giáo sư Xie Qi tại Viện Di truyền và Sinh học Phát triển (IGDB), thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, thực hiện với sự hợp tác từ năm tổ chức khác.

 

Cây cao lương, một loại ngũ cốc quan trọng, thường chỉ tạo ra một hạt trên mỗi bông nhỏ (spikelet) do hoa nhỏ phía dưới trong bông bị thoái hóa trong quá trình phát triển. Tuy nhiên, ở một số giống cao lương đặc biệt, tính trạng bông hạt kép cho phép cả hai hoa nhỏ phát triển thành hạt, dẫn đến sự gia tăng đáng kể về năng suất.

 

Hiện tượng bông nhỏ có nhiều hạt là điều phổ biến ở các loại cây thuộc họ lúa, chẳng hạn như cỏ và tre. Điều này từ lâu đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu của giới khoa học. Ngay từ năm 1936, Karper và Stephens đã báo cáo rằng tính trạng bông hạt kép ở cây cao lương có thể làm tăng số lượng hạt lên hơn 50%. Tuy nhiên, cơ sở di truyền học của tính trạng này vẫn là một bí ẩn suốt gần một thế kỷ.

 

Bằng cách tạo lập ba quần thể phân ly di truyền, các nhà nghiên cứu đã xác định được locus trội chịu trách nhiệm cho tính trạng bông hạt kép trong khoảng 49,5 kilobase. Tại khu vực này, họ phát hiện một đảo đoạn nhiễm sắc thể dài 35,7 kilobase, khiến biểu hiện của gen ORF1 được tăng cường, đồng thời ức chế biểu hiện của gen ORF5.

 

Các phân tích chức năng đã xác nhận rằng sự gia tăng biểu hiện của gen ORF1 chính là yếu tố kích hoạt tính trạng bông hạt kép, trong khi việc loại bỏ gen ORF5 không tạo ra bất kỳ ảnh hưởng nào. Do vậy, gen ORF1 đã được đặt tên là DG1. Đây là một gen mã hóa protein miền homeobox, có tính tương đồng với các protein WUSCHEL (WUS), vốn đã được tìm thấy ở các loài như Arabidopsis thaliana (cây cải mô hình), ngô và lúa.

 

Phân tích chi tiết hơn đã phát hiện rằng sự đảo đoạn tại vùng khởi động của gen DG1 làm giảm mạnh các dấu hiệu methyl hóa histone ức chế, cụ thể là H3K27me3 và H3K9me2. Sự thay đổi này đã làm giảm sự ức chế đối với quá trình phiên mã, từ đó thúc đẩy sự gia tăng biểu hiện của gen DG1.

 

Ở giai đoạn bông non, thay vì hoa nhỏ phía dưới bị thoái hóa như ở bông hạt đơn, bông hạt kép lại giữ nguyên mô phân sinh (meristems) hoa nhỏ phía dưới, có thể quan sát được rõ ràng. Khi đến giai đoạn ra hoa, bông hạt đơn chỉ phát triển một hoa phía trên có khả năng sinh sản, trong khi bông hạt kép lại hình thành đầy đủ hai nhụy và từ bốn đến sáu nhị. Điều này cho thấy gen DG1 đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối quá trình hình thành và biệt hóa mô phân sinh hoa, giúp khôi phục khả năng sinh sản cho hoa nhỏ phía dưới và làm xuất hiện tính trạng bông hạt kép vượt trội.

 

Các thử nghiệm thực địa kéo dài nhiều năm tại Bắc Kinh và Thâm Quyến đã chứng minh rằng gen DG1 không gây bất kỳ tác động tiêu cực nào đến các đặc điểm nông học quan trọng như chiều cao cây, khả năng đẻ nhánh hay thời gian ra hoa. Mặc dù cây mang alen DG1 có giảm nhẹ trọng lượng hạt trên mỗi nghìn hạt, nhưng hiệu quả vượt trội lại được thể hiện ở các chỉ số khác: số lượng hạt trên mỗi bông tăng từ 40,7% đến 46,1%, trọng lượng hạt trên mỗi bông tăng từ 8,6% đến 12,4%, và tổng năng suất trên mỗi ô thí nghiệm tăng từ 10,1% đến 14,3%. Những con số ấn tượng này khẳng định DG1 là một nguồn gen quý báu, mở ra tiềm năng to lớn cho việc lai tạo các giống cao lương năng suất cao thông qua công nghệ thiết kế phân tử hiện đại.

 

Tóm lại, nghiên cứu này đã thành công nhân bản gen DG1, một gen then chốt kiểm soát tính trạng bông hạt kép ở cây cao lương. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế quan trọng mà qua đó sự biến đổi cấu trúc gen của DG1 tác động đến khả năng sinh sản của hoa nhỏ phía dưới trong các bông cao lương. Phát hiện này không chỉ mở ra một hướng đi đột phá trong việc tăng số lượng hạt trên mỗi bông, mà còn mang lại triển vọng nâng cao đáng kể năng suất cây trồng.

 

Đáng chú ý, các doanh nghiệp sản xuất rượu hàng đầu tại Trung Quốc, như Kweichow Moutai và Wuliangye, nằm trong lưu vực sông Xích Thủy, đã chọn các giống cao lương hạt nhỏ làm nguyên liệu chính nhờ khả năng chịu nhiệt khi đun sôi và chống hồ hóa vượt trội. Các hạt cao lương mang gen DG1 không chỉ có kích thước nhỏ, tăng diện tích bề mặt riêng mà còn cải thiện đáng kể khả năng chịu nhiệt. Hơn thế nữa, chúng còn mang lại số lượng hạt trên mỗi bông nhiều hơn cùng năng suất cao hơn.

 

Do đó, gen DG1 là một tài nguyên di truyền tuyệt vời, mở ra khả năng ứng dụng trong việc thiết kế phân tử các giống cao lương chuyên dùng cho ngành sản xuất rượu. Thành tựu này hứa hẹn sẽ góp phần quan trọng trong việc cung cấp nguồn nguyên liệu chất lượng cao, thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp rượu truyền thống tại Trung Quốc.

 

Bùi Anh Xuân theo Phys.org

Trở lại      In      Số lần xem: 127

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Tuần tin khoa học 492 (15-21/08/2016)
  • Sử dụng cây che phủ để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi đất canh tác
  • Hấp thu không khí, tạo ra năng lượng
  • Tác động của pH đến năng suất, sự phát triển rễ và hấp thụ dinh dưỡng của cây hồ tiêu (Piper nigrum L.)
  • Sâu bệnh hại ngô chịu ảnh hưởng của khí hậu
  • Phản ứng với stress mặn của lúa (Oryza sativa L.) với sự đa dạng ở giai đoạn lúa trổ đến thu hoạch
  • Ảnh hưởng của ba khoảng cách hàng trên các đặc tính nông học và năng suất của năm giống đậu nành [Glycine max (L.) MERR.] vụ xuân hè 2015 tại tỉnh Vĩnh Long
  • Các phân tử nhỏ giúp tạo ra ngũ cốc thông minh hơn
  • Đánh giá tính thích nghi và ổn định của các dòng/giống Lúa thơm triển vọng ở đồng bằng sông Cửu Long
  • Giải trình hệ gien của bệnh nấm có thể giúp ngăn chặn bệnh hại chuối
  • Một gen tương đồng của cây lúa đối với gen của cây arabidopsis “agd2-like defense1” đóng góp vào tính kháng bệnh đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzae
  • Xử lý bùn thải sinh học bằng giun Quế tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ
  • Đồng phân LuxR ký gửi trên cây populus deltoides, kích hoạt sự thể hiện gen đáp ứng với tín hiệu thực vật hoặc những peptides đặc biệt
  • Cây lúa có hiệu quả sử dụng nitơ tốt hơn
  • Khám phá thêm những bí mật về loài hoa hướng dương
  • Nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm từ nấm Lecanicillium spp, để diệt rệp muội (Aphidae) gây hại cây trồng
  • Nghiên cứu thời gian sử dụng thuốc trừ sâu tốt nhất để kiểm soát bệnh vàng lá gân xanh
  • Thuốc bảo vệ thực vật bảo vệ cây trồng như thế nào?
  • Đồng hồ sinh học của nấm: Mục tiêu tiềm năng trong phòng chống bệnh thực vật
  • Đo thời gian lưu trú của nitơ trong đất có thể giúp ích cho nông nghiệp
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD