GWAS và tính chống chịu mặn của cây lúa
Nguồn: Leila Nayyeripasand, Ghasem Ali Garoosi, Asadollah Ahmadikhah. 2021. Genome-Wide Association Study (GWAS) to Identify Salt-Tolerance QTLs Carrying Novel Candidate Genes in Rice During Early Vegetative Stage. Rice (N Y); 2021 Jan 9; 14(1):9. doi: 10.1186/s12284-020-00433-0.
Lúa là cây trồng rất nhạy cảm với stress mặn, đặc biệt ở giai đoạn mạ, sản lượng lúa bị ảnh hưởng nặng nề bởi mặn bởi xâm nhập mặn ngày càng lớn rộng hơn. Mục tiêu gia tăng năng suất lúa trên vùng canh tác bị xâm nhập mặn trở nên cần thiết. Hiện nay, phương pháp GWAS (genome-wide association study) được các nhà khao học chọn làm “fine mapping” những QTLs trong hệ gen cây trồng điều khiển phản ứng với stress phi sinh học bao gồm mặn ở giai đoạn mạ. Theo kết quả nghiên cứu, có hơn > 33.000 chỉ thị phân tử SNP được phân lập trong hệ gen cây lúa liên quan đến chống chịu mặn ở giai đoạn mạ. Tám tính trạng nông học có liên quan đến chống chịu mặn là chiều dài chồi thân (SL), chiều dài rễ (RL), khối lượng rễ khô (RDW), khối lượng rễ tươi (RFW), khối lượng chồi thân tươi (SFW), khối lượng chồi thân khô (SDW), hàm lượng nuóc tương đối (RWC: relative water content) và TW. Bốn tính trạng dẫn xuất từ ấy là SL-R, RL-R, RDW-R và RFW-R trong một panel khác cũng được đánh giá trong điều kiện xử lý mặn (100 mM NaCl) và điều kiện bình thường trong buồng tăng trưởng. Genome-wide association study (GWAS) được áp dụng theo mô phỏng toán học MLM(+Q + K). Trong điều kiện bị stress mặn, có 151 phối hợp giữa tính trạng và marker được xác định; phân bố rải rác trên 10 nhiễm sắc thể cây lúa với 29 vùng genomic. Vùng trọng diểm nằm trên nhiễm sắc thể 1 (11,26 Mbp) được xác định có trùng lắp với QTL nổi tiếng SalTol1 điều khiển chống chịu mặn ở giai đoạn mạ. Một gen ứng cử viên (Os01g0304100) được phân lập ở vùng này, nó mã hóa protein có tên cation chloride cotransporter. Bên cạnh đó, còn có hai gen ứng cử viên tại vùng này, Os01g0624700 (24.95 Mbp) và Os01g0812000 (34,51 Mbp), được phân lập, chúng mã hóa protein WRKY transcription factor (WRKY 12) và transcriptional activator của gibberellin-dependent alpha-amylase expression (GAMyb), theo thứ tự. Một đoạn phân tử hẹp trên cùng nhiễm sắc thể này (40,79-42,98 Mbp) mang 12 gen ứng cử viên khác, một vài gen không quá xa với gen chính điều khiển chống chịu mặn ở giai đoạn mạ. Hai trong số các gen này là Os01g0966000 và Os01g0963000, mã hóa protein plasma membrane (PM) H+-ATPase và peroxidase BP1. Một gen ứng cử viên được xác định trênnhiễm sắc thể 2 (Os02g0730300 ở vị trí 30,4 Mbp) mã hóa protein high affinity K+ transporter (HAK). Trên nhiễm sắc thể 6, có DnaJ-encoding gene và pseudouridine synthase gene cũng được xác định. Hai gen mới định vị trên nhiễm sắc thể 8 bao gồm ABI/VP1 transcription factor và retinoblastoma-related protein (RBR), và 3 gen mới trên nhiễm sắc thể 11 bao gồm Lox, F-box và Na+/H+ antiporter. Hiểu biết những gen ứng cử viên mới trong nghiên cứu này có thể đượcc ứng dụng để cải tiến giống lúa cao sản chống chịu mặn theo chương trình chọn giống phân tử. Những thâm cứu trong tương lai và xác định gen hiệu quả điều khiển chống chịu mặn thông qua phân tích gen ứng cử viên, có thể giúp nhà chọn giống hiểu được cơ chế chống chịu mặn ở mức độ phân tử. Thời gian mà sự phụ thuộc giữa tính chống chịu mặn và mức độ thể hiện gen ứng cử viên có thể được giải thích.
Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33420909/
Hình: Phân bố của QTLs trên cơ sở GWAS trên 10 nhiễm sắc thể cây lúa. Khoảng cách trên bản đồ là theo đơn vị Mbp. Vị trí của SalTol, một QTL được nghiên cứu rất kỹ ở giai đoạn mạ, biểu hiện trên nhiễm sắc thể 1
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét