Wenqian Kong, Hui Guo, Valorie H. Goff, Tae-Ho Lee, Changsoo Kim, Andrew H. Paterson

Theoretical and Applied Genetics; November 2014, Volume 127, Issue 11, pp 2387-2403

http://link.springer.com/article/10.1007/s00122-014-2384-x

TÓM TẮT

Thông tin chủ yếu

Tác giả xác định các QTL ảnh hưởng đến kiến trúc của cây cao lương có giá trị trong chọn tạo giống có dạng hình lý tưởng đối với mục tiêu ổn định lương thực hoặc sản xuất sinh khối giàu cellulose, và chịu được sự biến đổi khí hậu.

Tóm Tắt

Nhóm tác giả trình bày kết quả nghiên cứu 3 năm để xác định QTL (quantitative trait loci) đối với tính trạng phân nhánh (vegetative branching) của cây cao lương, trong quần thể cận giao tái tổ hợp (RIL) của 161 dòng con lai từ hai nguồn bố mẹ, hai loài khác nhau: S. bicolor × S. propinquum. Họ đã lượng hóa số nhánh trên cơ sở vị trí hình thái và tình trạng sinh lý. Có nhiều bộ QTLs khác nhau ứng với những cách phân nhánh rất khác nhau đã được ghi nhận. QTLs được tìm thấy trên nhiễm sắc thể 1, 3, 7 và 8 ảnh hưởng đến biến thể phân nhánh thân rất đa dạng, điều này cho thấy các vùng giả định có thể chứa những gen kiểm soát đỉnh sinh mô trục nhánh (axillary meristem). Những vùng giả định khác chỉ có ảnh hưởng  đến tính trạng phân nhánh sinh thực, chứa các gen điều khiển tiến trình phát triển, đóng góp quan trọng vào những hợp phần đa dạng tạo nên dáng cây (kiến trúc cây). Các tác giả đã nghiên cứu mối tương quan giữa thành phần phân nhánh sinh thực (vegetative branching patterns) với tổng lượng chất khô. Họ đã kết luận rằng các chồi thân  trưởng thành mang bông và những nhánh thân thứ cấp chưa trưởng thành, mỗi thứ đều có mối tương quan thuận với tổng lượng sinh khối chất khô. Trong 19 gen liên quan đến sự phân nhánh thân như vậy của cây lúa, có 8 gen đồng dạng từ cây cao lương thuộc 7 gen của cây lúa được mô phỏng theo kiểu “synteny” (vùng tương đồng trên nhiễm sắc thể) với các quãng mô phỏng QTL điều khiển tính trạng đâm nhánh thân. Năm gen trong tám gen ấy định vị trên đoạn phân tử có độ lớn 700 kb theo chỉ thị SNPs, chúng liên kết có ý nghĩa với những cách phân nhánh khác nhau theo phương pháp phân tích mới hiện nay là “genome-wide association study” (GWAS) của một panel đa dạng bao gồm 377 mẫu giống cao lương. Ba mẫu giống trong số ấy có những biến dị di truyền giữa loài S. bicolor và loài S. propinquum, chúng tác động đến chức năng của gen đích. Người ta đã làm sáng tỏ các nguồn vật liệu di truyền này đối với tính trạng đâm nhánh thân, ngần ấy có thể giúp cho công việc chọn tạo giống hoàn hảo hơn  đối với mục tiêu ổn định lương thực, hoặc sản xuất sinh khối giàu cellulose ở cả hai điều kiện mấp mé hoặc tối ưu, điều này giúp cây chịu đựng được sự biến đổi khí hậu tốt hơn.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Fig. 1  QTL mapping of vegetative branching in S. bicolor  ×  S. propinquum RILs. QTLs are shown with 1-LOD (box) and 2-LOD (whiskers) intervals. Solid boxesindicate QTLs significant based on (1,000) permutation tests. Dotted boxesare ‘putative’ QTLs signifi-cant only at an LOD score of 2. QTL-associated sorghum orthologs of rice branching-related genes are shown, with approximate loca-tions marked on the genetic map by green triangles. A special case is the gene Sb01g032060 (see Table 5footnote), where an additional line indicates the range of possible positions. TLtillers, AXaxil-lary (high-order) branches, SRsecondary ratio (potential of forming secondary branches), TRtertiary ratio (potential of forming tertiary branches), MAmature branches, IMimmature branches (with floral induction), VGvegetative branches (without floral induction), M1 mature primary branches, IM2immature secondary branches