Gen Ef-cd quy định tính trạng chín sớm của cây lúa

 Gen Ef-cd quy định tính trạng chín sớm của cây lúa

Nguồn: Jun Fang, Fantao Zhang, Hongru Wang, Wei Wang, Fei Zhao, Zijuan Li, Changhui Sun, Faming Chen, Fan Xu, Shuoqi Chang, Liang Wu, Qingyun Bu, Pingrong Wang, Jiankun Xie, Fan Chen, Xuehui Huang, Yijing Zhang, Xinguang Zhu, Bin Han, Xiaojian Deng, and Chengcai Chu. 2019. Ef-cd locus shortens rice maturity duration without yield penalty. PNAS September 10, 2019 116 (37): 18717-18722.

Các giống lúa chín sớm thường cho năng suất thấp, khi so sánh năng suất với giống lúa chín muộn. Các tác giả của công trình nghiên cứu này đã chứng minh việc rút ngắn lại thời gian chín mà không ảnh hưởng gì đến năng suất hạt là có thể được nhờ sự điều khiển của gen quy định tính trạng chín sớm tại “quantitative trait locus” có tên là Early flowering-completely dominant (Ef-cd). Locus Ef-cd là một phân tử RNA dài mang tính chất không có mật mã (long noncoding RNA) được phiên mã từ dây antisense của locus “activator OsSOC1” khi lúa trổ bông, locus này có thể điều hòa tích cực sự thể hiện gen OsSOC1. Phân tích sinh lý học cho thấy Ef-cd có thể tạo điều kiện dễ dàng cho cây lúa sử dụng nitrogen và còn có thể cải tiến mức độ quang hợp. Theo đó, các nhà chọn giống sẽ có đượcmột nguồn di truyền đáng giá rất hữu ích trong việc cân bằng năng suất lúa với thời gian chín, phục vụ mục tiêu nâng cao sản lượng lương thực toàn thế giới. Mâu thuẫn giữa “năng suất cao” và “chín sớm” làm cản trở việc cải tiến năng suất lúa hàng năm. Ở đây, người ta tiến hành dòng hóa đoạn phân tử  quy định gen chín sớm Early flowering-completely dominant (Ef-cd), và minh chứng biến dị trong tự nhiên của gen Ef-cd có thể được khai thác để khắc phục mẫu thuẫn nói trên. Locus Ef-cd là phân tử transcrip dài, không mang mật mã di truyền (long noncoding RNA: viết tắt là lncRNA), dây antisense che phủ trên gen OsSOC1. Phân tử Ef-cd lncRNA thể hiện tương quan thuận với thể hiện của gen OsSOC1 và  sự ký gửi H3K36me3. So sánh năng suất trên đồng ruộng dòng lúa gần như đẳng gen Ef-cd với giống nguyên thủy của chúng cũng như giống lúa lai chín sơm dẫn xuất từ nguồn giống ấy, theo dõi các địa điểm có vĩ tuyến khác nhau các giống chín sớm mang alen Ef-cd  (biến thiên 7 - 20 ngày) không ghi nhận suy giảm năng suất. Ef-cd còn làm cho sử dụng nitrogen tốt hơn và cải tiến cường độ quang hợp. Phân tích 1.439 dòng lúa lai cao sản cho thấy rằng có tất cả 16 đồng hợp tử và 299 dị hợp tử mang alen Ef-cd có tính trạng chín sớm hơn. Do đó, gen Ef-cd có thể được xem như một đóng góp cần thiết cho giống lúa lai cao sản ngắn ngày xét theo mối quan hệ cân bằng giữa năng suất và thời gian sinh trưởng của cây lúa. Xem:  https://www.pnas.org/content/116/37/18717