Cơ chế tế bào học hiện tượng cuốn lá lúa

Liangping Zou và ctv. thuộc Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Haikou, Hainan, Trung Quốc  và  Việ Hàn Lâm Khoa Học Nông Nghiệp Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu cơ chế cuốn lá lúa. Hiện tượng leaf rolling, là kết quả của những thay đổi khác nhau của tế bào kiến trúc nên phiến lá lúa. Đây là một tính trạng quan trọng trong chọn tạo giống lúa (Oryza sativa L.). Người ta cần làm rõ cơ chế tế bào học của hiện tượng cuốn lá lúa như vậy. Người ta đã sử dụng 46 dòng mutants đã ổn định về di truyền với kiểu cuốn lá inward (adaxial) hoặc outward (abaxial) với hơn 100.000 dòng được chèn vào phân tử DNA transfer. Các phân tích mô học trên các dòng đột biến này cho thấy có sự thay đổi về số lượng, kích thước, và thành phần của những “bulliform cells”, “sclerenchyma cells” (cương mô), “parenchyma cells” (nhu mô), và “mesophyll cells” (tế bào diệp nhục) cũng như các bó mạch (vascular bundles); ngần ấy làm cho sự kiện cuốn lá xảy ra. Ở đây, có tám nhóm được phân loại tùy theo bản chất tế bào học của chúng trên các dòng đột biến được xem xét: số bulliform cell gia tăng, diện tích cũng tăng; số tế bào và diện tích tế bào bulliform giảm; số tế bào và diện tích tế bào bulliform bị biến dạng; sự vắng mặt không hoàn toàn của cương mô (sclerenchyma); sự kéo dài của li be (phloem); sự gia tăng về số lượng của nhu mô (parenchyma); sự thay đổi các loại hình đa bào (multiple cell types); và các tế bào “parenchyma-like” từ mô diệp nhục (mesophyll cells). Kết quả nghiên cứu cho thấy những thay đổi của các loại hình tế bào như vậy dẫn đến sự hình thành mức độ cuốn lá.

Xem https://www.crops.org/publications/cs/abstracts/54/1/198 trong tạp chí Crop Science tháng 12-2013, Vol. 54 No. 1, p. 198-209
 

Hình thành các nhóm dị hợp và đặc tính di truyền của cây bắp giàu Provitamin A

Willy B. Suwarno và ctv. đã phát triển giống bắp giàu vitamin A (Zea mays L.) nhằm đáp ứng nhu cầu của thế giới về bệnh khiếm dưỡng vitamin A trong cây lương thực quan trọng này. Thúc đẩy công tác lai tạo giống bắp giàu vitamin A của CIMMYT, người ta phải tiến hành nghiên cứu các nội dung chính như sau: (i) đánh giá sự khác biệt trong các dòng bắp về mặt di truyền trên cơ sở tối đa hóa khoảng cách di truyền nhờ chỉ thị phân tử (GD) tạo ra tính chất dị hợp ưu thế lai (heterosis) giữa các nhóm, (ii) đánh giá ảnh hưởng di truyền (khả năng phối hợp chung và khả năng phối hợp riêng, GCA và SCA) đối với năng suất hạt, hàm lượng provitamin A trong các con lai (hybrids) thuộc 21 dòng cận giao (bố mẹ) đại diện cho 3 nhóm đã nêu, (iii) đánh giá mối quan hệ giữa năng suất hạt và hàm lưỡng provitamin A. Các dòng được lai theo kiểu diallele không hoàn toàn với 156 hybrids. Chúng được đánh giá ở 4 môi trường khác nhau, hai lần nhắc lại, mỗi lô trồng thành một hàng. Cây đầu tiên trong mỗi lô được cho tự thụ phấn để sản xuất hạt phục vụ cho phân tích provitamin A. Năng suất khác biệt có ý nghĩa nhưng rất nhỏ giữa các tổ hợp lai (0,47 Mg ha⁻¹, P < 0.05) cho thấy các nhóm di truyền này được xác định bởi khoảng cách di truyền xa tối đa (maximizing GD), có thể là một luận điểm có tính thực dụng cho việc chọn giống bắp về lâu dài để có các nhóm dị hợp cao. Hơn nữa, các nhóm có khoảng cách di truyền GD xa được cải tiến ngay sau đó nhờ vào giá trị phân tích SCA (khả năng phối hợp riên của từng cặp lai). Khả năng phối hợp chung GCA biến thiên có ý nghĩa (P < 0.01) đối với tất cả tính trạng, trong khi giá trị SCA rất yếu (P < 0.05) hoặc không có ý nghĩa đối với hàm lượng provitamin A carotenoid. Điều này cho thấy rằng nó được điều khiển bởi hoạt động của các gen cộng tính (additive gene action). Năng suất không tương quan có ý nghĩa với hàm lượng provitamin A. Cả hai tính trạng đều có thể cải tiến cùng một lúc.

Xem https://www.crops.org/publications/cs/articles/54/1/14 trong tạp chí CROP SCIENCE tháng 11, 2013 Vol. 54 No. 1, p. 14-24 

Figure 4. Membership probability of each line as revealed by discriminant analysis of principal components for three-group (red, blue, and green, upper panel) or two-group (red and blue, lower panel) models.

Nghiên cứu tối ưu hóa khảo nghiệm năng suất sơ khởi bằng phương pháp “Genome-Wide Markers”

Jeffrey B. Endelman và ctv. thuộc Dep. Horticulture, Plant Breeding and Plant Genetics Graduate Program, Đại Học Wisconsin, Madison, Bill and Melinda Gates Foundation, Seattle, CIMMYT, Nairobi, Kenya; CIMMYT, El Batan, Mexico, Đại Học Cornell, Hoa Kỳ, USDA-ARS, Hoa Kỳ đã tiến hành nghiên cứu phương pháp “Genome-Wide Markers”. Nghiên cứu trước đây về phương pháp genomic selection (GS) tập trung vào việc dự đoán các dòng chưa được đánh giá kiểu hình. Phương pháp Genomic selection cũng có thể cải tiến mức độ chính xác của những dòng được đánh giá kiểu hình rồi ở giá trị hệ số di truyền thấp, thí dụ trong khảo nghiệm sơ khởi PYT (preliminary yield trial). Mục tiêu chính của nghiên cứu này là ước đoán ảnh hưởng trong một họ có nguồn gốc từ hai bố mẹ (biparental family), sử dụng số liệu so sánh năng suất cây lúa mạch (Hordeum vulgare L.) và cây bắp (Zea mays L.) trên nhiều địa điểm khác nhau. Mức độ chính xác tăng theo qui mô quần thể “training” và kết quả cao hơn mô hình “unbalanced design” với nhiều địa điểm khác nhau so với khảo nghiệm tất cả các dòng chỉ trên một địa điểm mà thôi. Sự kiện sau cùng chứng minh rằng khi số hạt giống bị hạn chế, phương pháp genome-wide markers cho phép chúng ta mở rộng số mẫu được lấy từ quần thể mục tiêu của những môi trường khác nhau. Mục tiêu thứ hai của nghiên cứu này là mở rộng các địa điểm một cách tối hảo trong điều kiện nguồn tài chính hạn chế. Khi các tuyển chọn PYT trở nên có tác dụng phục vụ nghiên cứu tiếp theo, người ta đề nghị một phương pháp đo đếm nhằm tối ưu hóa hiệu quả chọn lọc (genetic gain): R_max, và giá trị kiểu gen tối đa dự đoán của chọn lọc. Đối với nội dung khảo nghiệm năng suất qui mô 250 lô tương đương / mỗi gia đình (tổ hợp lai), chính phương pháp “optimal design” đã không bao gồm hết đánh giá kiểu gen khi có nhiều hơn dòng con lai so với phương pháp đánh giá kiểu hình, ngay cả khi giá cả phát sinh và đánh giá kiểu gen cho từng dòng chỉ là 0.25 tính theo lô năng suất / đơn vị (YPU). Ở giá trị 0.25 YPU, GS tạo ra một sự gia tăng 5% xét về hiệu quả chọn lọc (genetic gain) so với chọ theo kiểu hình đơn thuần. Muốn gia tăng hiệu quả chọn lọc, “training population” này phải được mở rộng qui mô theo sau “full-sib family” trong chọn lọc, sử dụng các quan hệ gần gủi với bố mẹ như một dự đoán chính xác. Xem tạp chí Crop Science  Vol. 54 No. 1, p. 48-59, xuất bản 13-12-2013. 

https://www.crops.org/publications/cs/abstracts/54/1/48

Hình 5. Ảnh hưởng của dòng + kiểu gen (L+G) theo giá và số giống được chọn trong bộ khảo nghiệm trong PYT, theo 200 lô năng suất trên một đơn vị  (YPU) / mỗi tổ hợp lai đối với lúa mạch. Trái: Rmax; phải: Rmean; trên cùng: số lô / mỗi giống khảo nghiệm được đánh giá kiểu hình; giữa: số con lai được đánh giá kiểu hình; dưới cùng: số con lai chưa được đánh giá kiểu hình.