Tuần tin khoa học 775 (07-13/02/2022)
Nghiên cứu di truyền tính trạng cường lực cây đậu chickpea (Cicer arietinum L.)
Nguồn; Duong T. Nguyen, Julie E. Hayes, Judith Atieno, Yongle Li, Ute Baumann, Angela Pattison, Helen Bramley, Kristy Hobson, Manish Roorkiwal, Rajeev K. Varshney, Timothy D. Colmer & Tim Sutton. 2022. The genetics of vigour-related traits in chickpea (Cicer arietinum L.): insights from genomic data. Theoretical and Applied Genetics, January 2022; vol. 135: 107–124
QTL điều khiển tính trạng cường lực tăng trưởng và tính trạng có liên quan đã được xác định trong quần thể cận giao tái tổ hợp RIL và được minh chứng trong tập đoàn giống đậu chickpea. Chỉ thị phân tử KASP phong phú được phát triển để phục vụ chọn giống nhờ marker.
Muốn hiểu được cơ sở di truyền của tính trạng cường lực tăng trưởng cây đậu chickpea (Cicer arietinum L.), người ta khai thác cơ sở dữ liệu hệ gen từ quần thể con lai giữa hai bố mẹ và tập đoàn giống có mức độ đa dạng di truyền lớn để xác định QTL, xác định haplotypes ở mức độ trình tự DNA và những markers di truyền có liên quan đến tính trạng cường lực cây đậu trong điều kiện của Australia. Sử dụng 182 dòng RILs dẫn xuất từ cặp lai giữa hai giống đậu, Rupali và Genesis836, vigour QTL độc lập với thời gian trổ bông trên nhiễm sắc thể (Ca) 1, 3 và 4 với phương sai kiểu gen GVE đã giải thích được 7.1-28.8% biến thiên giống. Kết quả phân tích haplotype, phân tích association và kết quả đánh giả kiểu gen bằng graphic của dữ liệu “re-sequencing” toàn hệ gen của hai tập đoàn đa dạng di truyền thuộc giống đậu ở Úc và giống đậu của Ấn Độ; và hệ tham chiếu giống đậu chickpea của ICRISAT cho thấy rằng có đột biến mất đoạn trong chùm gen FTa1–FTa2–FTc thuộc nhiễm sắc thể Ca3 gắn kết có ý nghĩa với cường lực cây và thời gian trổ bông. Trong quần thể con lai RIL và tập đoàn giống đậu, tác động của đột biến mất đoạn chỉ xảy ra đối với tính trạng cường lực không phải tính trạng thời gian trổ bông. QTL liên quan đến cường lực cây trên nhiễm sắc thể Ca4 cùng định vị tại một QTL điều khiển tính trạng kích thước hạt của tổ hợp lai Rupali/Genesis836 (GVE = 61.3%). Sử dụng chỉ thị SNPs từ vùng đích ấy, người ta đã phát triển được cũng như đã minh chứng được các chỉ thị có thậut ngữ chuyên môn là gene-based KASP markers đối với nhiều tập đoàn giống đậu khác nhau. Hai markers được phát triển thành công đối với gen trên nst Ca1, mã hóa myo -inositol monophosphatase (CaIMP), trước đây đã được người ta đề nghị là gen điều khiển kích thước hạt, sự nẩy mầm của hạt, tăng trưởng cây non của đậu chickpea. Khi liiên hệ đến cường lực cây trong các tập đoàn giống đậu khác nhau, không có bất cứ markers nào cũng như không có haplotype nào mang tính chất broader liên kết với gen CaIMP biểu hiện kết quả đa hình trong tổ hợp lai Rupali/Genesis836. Điều quan trọng là, cường lực cây được điều khiển bởi nhiều nhóm QTL theo thời gian và theo những thành phần có tính chất độc lập từ kết quả nghiên cứu phenology.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03954-4
Di truyền hệ thống rễ thông qua nghiên cứu meta-analysis
Parisa Daryani, Hadi Darzi Ramandi, Sara Dezhsetan, Raheleh Mirdar Mansuri, Ghasem Hosseini Salekdeh & Zahra-Sadat Shobbar. 2022. Pinpointing genomic regions associated with root system architecture in rice through an integrative meta-analysis approach. Theoretical and Applied Genetics, January 2022; vol. 135: 81–106
Tiếp cận phương pháp nghiên cứu có thuật ngữ khoa học là integrated meta-analysis dẫn đến việc xác định những meta-QTLs/ gen ứng cử viên trong di truyền kiến trúc hệ thống rễ lúa, mà điều ấy có thể được sử dụng trong MQTL-assisted breeding / công nghệ di truyền đối với các tính trạng rễ lúa.
RSA (Root system architecture) là một yếu tố quan trọng đối với sự kiện hút nước, hấp thu dinh dưỡng của cây lúa ở tầng đất rất sâu bện dưới và kết quả thích ứng với stress khô hạn. Trong nghiên cứu này, phương pháp integrated meta-analysis được người ta áp dụng để tìm kiếm những gen ứng cử viên và các vùng đích trong hệ gen cây lúa (genomic regions) bao gồm các tính trạng RSA của cây lúa. Phân tích whole-genome meta-analysis được thực hiện với 425 QTLs khởi đầu trong 34 thí nghiệm độc lập xem xét di truyền tính trạng RSA ở nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức xử lý khô hạn trong 20 năm trước đó. Sáu mươi bốn consensus meta-QTLs (MQTLs) đã được người ta tìm thấy, phân bố không đồng đều trên 12 nhiễm sắc thể cây lúa. Giá trị CI (confidence interval) của những identified MQTLs biến thiên 0.11–14.23 cM với giá trị trung bình là 3.79 cM, được thu hẹp lại 3.88 lần so với CI trung bình của QTLs gốc. Rất thú vị là 52 MQTLs đồng vị trí với SNP peak theo kết quả chạy GWAS (genome-wide association studies) đối với kiểu hình tính trạng rễ lúa. Các gen này định vị trong quãng chứa RSA-related MQTLs được người ta tìm thấy và khai thác để tìm kiếm gen điều khiển phản ứng với khô hạn ở rễ lúa trên cơ sở phân tích RNA-seq và microarray data. Multiple RSA và gen có liên quan đến chống chịu hạn được tìm thấy trong quãng chứa MQTLs như vậy, bao gồm các gen đích điều khiển sinh tổng hợp auxin hoặc truyền tín hiệu (e.g. YUCCA, WOX, AUX/IAA, ARF), góc rễ lúa (DRO1-related genes), phát triển hệ thống rễ ngang (e.g. DSR, WRKY), đường kính rễ lúa (e.g. OsNAC5), thành tế bào cây (e.g. EXPA), và tính trạng lignin hóa (e.g. C4H, PAL, PRX and CAD). Các gen này định vị trong cả hai điểm: vị trí SNP peak và vị trí QTL-overview peaks đối với tính trạng RSA cho nên người ta gợi ý rằng có những gen ứng cử viên mới phục vụ phân tích hệ gen chức năng sau này. Những gen ứng cử viên triển vọng và những MQTLs có thể được sử dụng như những cơ sở di truyền phục vụ công nghệ gen và chiến lược MQTL-assisted breeding để cải tiến kiểu hình cấu trúc rễ lúa làm năng suất lúa cao hơn, ổ định hơn, thích nghi trong điều kiện bị thiếu nước.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03953-5
Họ protein bHLH của cây cao lương có chức năng phản ứng với stress mặn
Yushuang Song, Simin Li, Yi Sui, Hongxiang Zheng, Guoliang Han, Xi Sun, Wenjing Yang, Hailian Wang, Kunyang Zhuang, Fanying Kong, Qingwei Meng & Na Sui. 2022. SbbHLH85, a bHLH member, modulates resilience to salt stress by regulating root hair growth in sorghum. Theoretical and Applied Genetics January 2022; vol. 135: 201–216
.png)
Họ protein bHLH có vai trò quan trọng cho cây trồng phản ứng với stress. Tuy nhiên, cơ chế phân tử của họ protein này điều tiết phản ứng với mặn vẫn chưa được biết nhiều. Nghiên cứu này nhằm mục đích xem xét chức năng và cơ chế điều tiết của gen SbbHLH85 trong cao lương ngọt khi bị stress mặn. Kết quả cho thấy rằng gen SbbHLH85 rất khác với gen đồng dạng của nó ở loài cây trồng khác. Cũng vì vậy, nó được xem là một điển hình của cây cao lương. Yếu tố phiên mã là protein bHLH và một gen chủ chốt đối với tính trạng phát triển rễ của giống cao lương ngọt (sweet sorghum) được phân lập. Sự biểu hiện mạnh mẽ của gen SbbHLH85 dẫn đến kết quả làm gia tăng đáng kể số rễ và chiều dài rễ thông qua chu trình truyền tín hiệu ABA và auxin, làm gia tăng sự hấp thu Na+. Do đó, SbbHLH85 có vai trò tiêu cực trong điều tiết tính chống chịu mặn của cây cao lương. Người ta xác định tương tác có thể có của SbbHLH85, đó là phosphate transporter chaperone PHF1 và diều hành sự phân phối gốc phosphate, thông qua kỹ thuật sàng lọc trong thư viện yeast two-hybrid. Cả kết quả trên yeast two-hybrid và BiFC đều xác định sự tương tác này giữa SbbHLH85 và PHF1. Sự biểu hiện mạnh mẽ của gen SbbHLH85 dẫn tới kết quả làm giảm biểu hiện gen PHF1 cũng như hàm lượng lân vô cơ (Pi). Kết quả cho thấy, sự gia tăng hàm lượng ion Na+ và giảm hàm lượng Pi làm cây dễ bị nhiễm mặn đối với giống cao lương transgenic.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03960-6
Di truyền tính trạng ruột vàng của dưa hấu
Nguồn: Shi Liu, Zhongqi Gao, Xuezheng Wang, Feishi Luan, Zuyun Dai, Zhongzhou Yang & Qian Zhang. 2022. Nucleotide variation in the phytoene synthase (ClPsy1) gene contributes to golden flesh in watermelon (Citrullus lanatus L.). Theoretical and Applied Genetics, January 2022; vol. 135: 185–200
Một gen điều khiển tính trạng ruột vàng dưa hấu (golden flesh trait in watermelon) được người ta tìm thấy và sử dụng fine mapped ở đoạn phân tử có kích thước 39.08 Kb trên nhiễm sắc thể 1 thông quan nghiên cứu di truyền thuận (forward genetics). Phân tử Cla97C01G008760 (chú thích là phytoene synthase protein, ClPsy1 ) được ghi nhận là một trong những gen ứng cử viên nặng ký mã hóa protein ấy.
Khiếm dưỡng vitamin A là vấn đề mang tính chất toàn cầu, β-carotene là tiến chất của vitamin A. Dưa hấu ruột vàng (gf, xuất hiện như giống tích tụ nhiều β-carotene) là nguồn vật liệu giống rất quan trọng. Theo nghiên cứu này, người ta phân tích đặc điểm di truyền của tính trạng dưa hấu ruột vàng trong quần thể phân lý gen gf . Gen gf là một gen đón, lặn. Kết quả chạy BSA-seq (Bulked segregation analysis) và kết quả phân tích liên kết gem tại locus gf trong vùng phân tử có độ lớn 290-Kb ở nhiễm sắc thể 1. Thực hiện fine mapping trên quần thể lớn bao gồm hơn 1000 dòng cây F2 , người ta narrow down vùng gen đích xuống còn 39.08 Kb mang hai gen như sau Cla97C01G008760 và Cla97C01G008770, chúng mã hóa protein có tên là phytoene synthase (ClPsy1) và GATA zinc finger domain-containing protein, theo thứ tự. Thực hiện so sánh với trình tự tham chiếu (gene sequence alignment) và kết quả gen biểu hiện giữa hai dòng bố mẹ. Gen Cla97C01G008760 là ứng cử viên tốt nhất đối với tính trạng gf. Những chỉ thị đột biến SNP có tính chất nonsynonymous tại vùng exon số 1 của ClPsy1 giữa hai bố mẹ, đồng phân ly với tính trạng gf chỉ trong những cá thể của quần thể di truyền và không liên quan đến bất cứ màu ruột dưa hấu nào khác trong tập đoạn giống dưa hấu được thu thập. Phân tích trình tự DNA của promoter của 26 mẫu giống dưa hấu khẳng định có hai chỉ thị SNPs trong cis-acting element sequences tương ứng với yếu tố phiên mã MYB và MYC2. Kết quả RNA-seq data và qRT-PCR minh chứng hai MYBs này biểu hiện xu hướng giống với gen ClPsy1 của vật liệu làm bố mẹ và có thể điều tiết sự biểu hiện gen ClPsy1. Nghiên cứu sâu hơn cho thấy: tính trạng gf được xác định không chỉ bởi gen ClPsy1 mà còn có các gen ClLCYB, ClCRTISO và ClNCED7, chúng có vai trò quan trọng trong tích tụ β-carotene của dưa hấu.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03958-0
Số lần xem: 259
