(High-Throughput SNP Genotyping to Accelerate Crop Improvement)

Michael J. Thomson

Viện Nghiên Cứu Lúa Gạo Quốc Tế (IRRI)

Plant Breeding and Biotechnology Journal, Tháng 9 -2014, 2(3): 195-212

TÓM TẮT

Những ưu điểm của kỹ thuật NGS (next-generation sequencing) và kỹ thuật “genotyping bằng chỉ thị SNP” cung cấp cho chúng ta những triển vọng to lớn, thúc đẩy kết quả chọn tạo giống cây trồng thuận lợi hơn. Kỹ thuật “High-throughput SNP genotyping” ghi nhận khá nhiều thuận lợi trên các hệ thống chỉ thị phân tử trước đây, bao gồm mức độ phong phú của những markers phân tử, thực hiện nhanh trên các quần thể lớn, đây là một loại hình của những hệ thống genotyping nhằm thỏa mãn các nhu cầu khác nhau. Chúng ta dễ dàng thực hiện đối với việc xác định tên alen, cũng như xác định cở sở dữ liệu vì bản chất bi-allelic của những chỉ thị SNP như vậy. Công nghệ NGS có thể giúp chúng ta đọc trình tự toàn bộ genome rất nhanh, Cung cấp nguồn khám phá SNP cực phong phú để chọn ra những markers có đủ thông tin đối với những tập đoàn giống lúa khác nhau. Các array có tính chất “highly multiplexed fixed” cho phép chúng ta tiếp cận với những phương pháp cực mạnh trong phân tích phần mềm GWAS (genome wide association studies). Mặt khác, thao tác thường xuyên của chỉ thị phân tử SNP có tính chất chuyên biệt với từng tính trạng, chúng yêu cầu phải rất linh hoạt, các hệ  thống đánh giá kiểu gen phải rẻ tiền với số lượng SNP ít hơn có thể bao phủ trên các quần thể con lai khá đồ sộ, người ta sử dụng các platforms có hệ thống hoàn toàn tự động hóa, ví dụ như Fluidigm`s Dynamic Arrays™, Douglas Scientific`s Array Tape™, và LGC  để chạy những markers KASP™. Cùng một lúc, kỹ thuật GBS (genotyping by sequencing) nhanh chóng đang trở nên phổ biến, phục vụ yêu cầu “genome-wide scans” giá rẻ với mật độ cao thông qua công cụ “multiplexed sequencing”. Bài viết này thảo luận các phương án có thể hiện đại hóa giúp cho các nhà chọn giống hợp nhất được những chỉ thị SNP này vào trong chương trình chọn giống của họ, điều này được minh chứng thông qua những hoạt động hiện này tại Genotyping Services Lab của IRRI.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch

Hình. 2. Sơ đồ lai phục vụ sự hợp nhất SNP genotyping vào trong các chương trình lai với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử.

(A) Hồi giao nhờ marker  (MABC) và chồng gen tạo những QTL được người ta áp dụng để đưa nhanh các gen chủ lực và những QTLs chủ lực vào trong các giống lúa cao sản, thí dụ như giống lúa IR64 với các phối hợp khác nhau khi cho vào các QTLs;

(B) Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) có thể được sử dụng trong chọn phả hệ và chọn theo phương pháp trồng dồn nhằm giảm thiểu các dòng con lai không mong muốn và cố định các gen chủ lực trong quần thể con lai;

(C) Thực hiện kỹ thuật genomic selection với công cụ genome-wide scans nhằm tính toán giá trị GEBVs (genomic estimated breeding values), giá trị ấy có thể phối hợp với nội dung chọn lọc các gen chủ lực và  QTLs chủ lực khi các ảnh hưởng bị cố định để cải tiến mô phỏng toán học này.