(a) Vị trí của mGWAS và mQTL đối với thiamine, NAD+, MAGPL, DAGPL, linoleate, axit cinnamic và lysine. (b) Vùng genom 88,9kb (NET) được chồng chéo bởi hai dòng RIL. (c) Mối quan hệ phát sinh gen của các vùng NET từ GWAS và lúa hoang. (d, e) Lộ trình thuần hóa của vùng NET và hàm lượng các chất chuyển hóa dinh dưỡng và amyloza trong mỗi phân nhóm.

Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây trồng quan trọng nhất trên toàn thế giới, cung cấp phần lớn nhu cầu năng lượng cho một nửa dân số toàn cầu. Kinh tế phát triển, đời sống nâng cao khiến nhu cầu về gạo chuyển dần từ đáp ứng nhu cầu “ăn no” sang đáp ứng nhu cầu “ăn ngon” và việc kết hợp hương vị với dinh dưỡng là điều cần thiết cho nhu cầu này. Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc cải thiện vị ngon và chất lượng nấu (ECQ) của gạo để đáp ứng nhu cầu “ngon”. Tuy nhiên, nỗ lực cải thiện dinh dưỡng toàn diện trong cây lúa vẫn còn manh mún.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science Bulletin, tận dụng lợi thế của nghiên cứu kết hợp trên toàn bộ bộ gen (mGWAS) và phân tích định vị đặc điểm định lượng chuyển hóa (mQTL), các nhà nghiên cứu đã định vị và mô tả một locus liên quan đến dinh dưỡng hạt gạo - NET (dinh dưỡng, ăn uống, hương vị). Vị trí này kiểm soát cả ECQ của gạo và sự tích lũy nhiều chất dinh dưỡng, bao gồm vitamin, chất béo, axit amin và polyphenol. Hơn nữa, cơ chế điều tiết của NET đã được làm sáng tỏ dựa trên phân tích tin sinh học và các thí nghiệm sinh học phân tử.

Các kết quả về lộ trình thuần hóa cho thấy các vùng NET ở indica và japonica có nguồn gốc từ hai nhóm lúa hoang dại khác nhau, Wild-1 và Wild-2. NET của indica có thể được phát triển từ Wild-1, giữ lại dinh dưỡng cao nhưng hương vị kém do tỷ lệ amylose cao và hàm lượng axit béo thấp.

Wild-2 NET thể hiện bởi japonica cải thiện khả năng tạo cảm giác no và chất lượng hương vị bằng cách giảm tỷ lệ amyloza và tăng hàm lượng axit béo, nhưng quá trình này phải trả giá bằng việc mất nhiều chất dinh dưỡng. Điều này cho thấy hương vị và chất lượng dinh dưỡng chưa được cân bằng một cách hiệu quả trong quá trình lai tạo giống lúa.

Do đó, để đáp ứng mục tiêu “ăn ngon” của con người, cần phải tính đến sự thay đổi các chất dinh dưỡng trong quá trình nhân giống để hương vị đạt được sự tốt nhất của cả hai yếu tố và locus NET dường như là một trong những locus di truyền quan trọng để đạt được mục tiêu này.

Tóm lại, nghiên cứu này làm rõ cơ chế di truyền về những thay đổi của các chất chuyển hóa dinh dưỡng trong quá trình thuần hóa lúa và cung cấp một kế hoạch nhân giống để thu được các giống dinh dưỡng và hương vị lý tưởng.

Bùi Anh Xuân theo Phys.org