Chỉnh sửa gen cây lúa theo hệ thống CRISPR-Cas9 để cải tiến khối lượng hạt thóc

Chỉnh sửa gen cây lúa theo hệ thống CRISPR-Cas9 để cải tiến khối lượng hạt thóc

Nguồn: Aye Nyein Chan, Lin-Lin Wang, Yu-Jun Zhu, Ye-Yang Fan, Jie-Yun Zhuang & Zhen-Hua Zhang. 2021.  

Identification through fine mapping and verification using CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis for a minor QTL controlling grain weight in rice. Theoretical and Applied Genetics January 2021; vol. 134: 327–337. 

QTL thứ yếu liên quan đến tính trạng khối lượng 1.000 hạt thóc, qTGW1.2b, được người ta ghi nhận qua kỹ thuật fine-mapping. Gen khởi nguồn OsVQ4 cũng được xác định thông qua kết quả đột biến CRISPR/Cas9, biểu hiện ảnh hưởng lớn hơn QTL nguyên thủy. 

Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas cho thấy tiềm năng rất lớn để người ta cải tiến giống lúa, nhưng sự áp dụng này thường gặp trở ngại do  các gen đích thường không đủ, đặc biệt là thiếu các gen được minh chứng rõ ràng, có cơ sở khoa học liên quan đến loci di truyền số lượng với ảnh hưởng cực kỳ bé nhỏ. Trong nghiên cứu này, người ta xác định một QTL thứ yếu liên quan đến khôi lượng 1.000 hạt, qTGW1.2b, được fine-mapped trong vùng có kích thước phân tử 44.0 kb, người ta sử dụng 7 quần thể con lai cận giao tái tổ hợp NILs (near isogenic lines), phát triển từ  cặp lai indica  (Zhenshan 97)³/Milyang 46, sau đó, người ta minh chứng gen đích rất kỹ lưỡng bằng hệ thống đột biến gen đích CRISPR/Cas9. Các các quần thể NIL ấy, khối lượng 1000 hạtcủa dòng lúa Zhenshan 97 đồng hợp tử, giảm xuống 0.9–2.0% so với dòng đồng hợp tử Milyang 46.Gen mã hóa VQ-motif protein, OsVQ4, được người ta phân lập làm gen ứng cử viên trên cơ sở khác biệt chuỗi trình tự bố mẹ. Ảnh hưởng của gen OsVQ4 được khẳng định lần nữa bởi thực hiện knockout dòng con lai  bằng CRISPR/Cas9, khối lượng 1000 hạt của chúng giảm 2.8–9.8% so với dòng wild-type transgenic và dòng mẹ (recipient). Kết quả khẳng định rằng: hệ thống chỉnh sử hệ gen (genome editing system) có thể sáng tạo ra những alen mới có biến thiên kiểu hình rộng hơn ở một vài QTL thứ yếu. QTL như vậy là cách thức hiệu quả để thực hiện nội dung minh chứng gen đích thật sự là gì? thuộc về QTLs thứ yếu. Nghiên cứu này thiết lập nên chiến lược dòng hóa các minor QTLs, mà chúng có thể được sử dụng để xác định số lượng lớn các gen đích tiềm năng ứng dụng trong hệ thống CRISPR/Cas9. Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03699-6