Di truyền tính trạng khối lượng hạt lúa thông qua “meta QTL”

Di truyền tính trạng khối lượng hạt lúa thông qua “meta QTL”

Nguồn: C Anilkumar, Rameswar Prasad Sah, T P Muhammed Azharudheen, Sasmita Behera, Namita Singh, Nitish Ranjan Prakash, N C Sunitha, B N Devanna, B C Marndi, B C Patra, Sunil Kumar Nair. 2022. Understanding complex genetic architecture of rice grain weight through QTL-meta analysis and candidate gene identification. Sci Rep.; 2022 Aug 16;12(1):13832.  doi: 10.1038/s41598-022-17402-w.

 

Quantitative trait loci (QTL) điều khiển tính trạng khối lượng hạt thóc được người ta phân lập thồng qua quẩn thể lập bản đồ “bi-parental” rồi trồng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau. Người ta thấy rằng kết uqa3 thu thập được rất mâu thuẫn. Vai trò của chỉ thị phân tử hết sức khiêm tốn để phục vụ chọn giống; chương trình “dòng hóa trên cơ sở bản đồ di truyền” cũng vậy. Việc xác định vùng QTL mang tính chất nguyên tắc chung (consensus QTL) thông qua các quần thể con lai nói trên rất cần thiết để khai thác các chỉ thị phân tử trong chương trình cải tiến giống lúa. Bây giờ, người ta sử dụng phương pháp “QTL meta-analysis”. Người ta đã đối chiếu thông tin QTL điều khiển khối lượng hạt thóc từ rất nhiều nghiên cứu khác nhau thông qua các quần thể nói trên, tại các ruộng thí nghiệm khác nhau để tìm ra được cái gọi là “constitutive QTL” điều khiển tính trạng khối lượng hạt thóc. Thông qua nguồn thông tin của 114 phân tích meta QTL, người ta tìm thấy có ba Meta-QTL (MQTL) có ý nghĩa thống kê sinh học quy định tính trạng khối lượng hạt thóc, định vị trên nhiễm sắc thể số 3. Theo nguyên tắc “gene ontology”, ba MQTL này có tất cả 179 gen. Trong đó, có 25 gen khẳng định vai trò thuộc chức năng phát triển của gen. Chạy trình tự amino acid BLAST của những gen ấy, kết quả cho thấy khả năng bảo tồn có tính chất hình thái học (orthologue) của chúng trong các loài mễ cốc (cereals) với chức năng rất giống nhau. MQTL3.1 bao gồm các gen OsAPX1, PDIL, SAUR, và OsASN1, chúng gắn liền với tính trạng phát triển hạt thóc, được phát hiện có vai trò sinh tổng hợp và cơ chế biến dưỡng mang tính chất asparagine, chúng rất cần thiết trong điều tiết giữa nguồn và sức chứa (source-sink regulation). Năm gen ứng cử viên được phân lập và phân tích khả năng biểu hiện gen ấy cho thấy rằng có một vai trò hết sức có ý nghĩa vào giai đoạn phát triển hạt đầu tiên. Thông tín trình tự gen theo kết quả của dự án “3 K rice genome” cho thấy hiện tượng mất đoạn của sáu bases mã hóa serine và alanine ở vị trí exon cuối cùng của gen OsASN1 dẫn đến kết quả tổng hợp ra protein có motif là “α-helix”, nó có ảnh hưởng tiêu cực  trong lộ trình sinh tổng hợp asparagine trong giống lúa có khối lượng hạt nhỏ. Bên cạnh đó,  MQTL3.1 được người ta minh chứng bằng marker RM7197 trong tập đoàn giống lúa có kiểu hình hạt thật nặng hoặc thật nhẹ (extreme phenotypes). MQTL giúp chúng ta xác định được và minh chứng được gen điều khiển tính trạng khối lượng hạt thóc làm cơ sở cho MAS trong cải tiến giống lúa và thực hiện map-based cloning.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35974066/

 

Hình: Phân bố những  QTL liên quan đến tính trạng khối lượng hạt thóc trên 12 nhiễm sắc thể.