Locus pNL3.1 và tính chống chịu mặn của cây lúa ở giai đoạn nẩy mầm

 Locus pNL3.1 và tính chống chịu mặn của cây lúa ở giai đoạn nẩy mầm

Nguồn: Chengfang Zhan, Peiwen Zhu, Yongji Chen, Xinyi Chen, Kexin Liu, Shanshan Chen, Jiaxiao Hu, Ying He, Ting Xie, Shasha Luo, Zeyuan Yang, Sunlu Chen, Haijuan Tang, Hongsheng Zhang & Jinping Cheng. 2023. Identification of a key locus, qNL3.1, associated with seed germination under salt stress via a genome-wide association study in rice. Theoretical and Applied Genetics March 2023; vol. 136, Article number: 58 (2023)

Published: 13 March 2023

 

Hai gen chủ lực OsTTL và OsSAPK1 tại locus qNL3.1 gắn liền với sự nẩy mầm hạt lúa trong nghiệm thức xử lý stress mặn đã được xác định thông qua kết quả GWAS (genome-wide association study).

 

Lúa là cây trồng nhạy cảm với stress mặn, và sự nẩy mầm hạt xác định tình trạng cây mạ sau đó  dẫn đến kết quả cuối cùng là năng suất. Trong nghiên cứu này, người ta sử dụng 168 mẫu giống lúa để nghiên cứu cơ sở di truyền tính chống chịu mặn ở giai đoạn lúa nẩy mầm trên cơ sở thông số GR (tỷ lệ nẩy mầm), GI (germination index), thời gian nẩy mầm được 50% (T50) và ML (mean level). Biến dị tự nhiên về nẩy mầm hạt được quan sát trong tập đoàn giống lúa này, xử lý stress mặn. Phân tích tương quan cho thấy hệ số tương quan có ý nghĩa giữa GR, GI và ML; tương quan nghịch với T50 trong suốt thời kỳ hạt nẩy mầm, điều kiện stress mặn. Có 49 loci gắn kết có có ý nghĩa với hạt nẩy mầm trong điều kiện stress mặn, có 7 loci trong số đó được phân lập trong 2 năm. Bằng kết quả so sánh, có 16 loci định vị cùng một nơi với những QTLs được công bố trước đây, số 33 loci còn lại có thể là loci mới. qNL3.1, định vị cùng nơi với qLTG-3, được xác định cùng lúc ấy với 4 indices trong 2 năm. Đây có thể là locus chủ chốt đối với nẩy mầm hạt khi bị stress mặn. Kết qủa phân tích gen ứng cử viên cho thấy có 2 gen, giống với gen OsTTL mã hóa transthyretin-like protein  và gen OsSAPK1 mã hóa serine/threonine protein kinase. Người ta gọi đó là “causal genes” của qNL3.1. Xét nghiệm hạt nẩy mầm cho thấy cả hai đột biến Osttl và Ossapk1 đã làm giảm đáng kể nẩy mầm hạt trong điều kiện stress mặn so với cây lúa nguyên thủy (wild type). Kết quả phân tích haplotype cho thấy: Hap.1 của gen OsTTL và Hap.1 của gen OsSAPK1 là những alen tốt nhất, với tỷ lệ nẩy mầm cao trong điều kiện bị stress mặn. Tám mẫu giống với tính trạng ưu việt của nẩy mầm trong điều kiện stress mặn được phân lập, chúng có thể dùng làm vật liệu lai cho cải tiến giống lúa nẩy mầm tốt, khi bị stress mặn.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04252-x

 

Hình: GWAS đối với tính trạng GR, GI, T50 và ML lúa loại hình indica. Manhattan plots của năm 2015 (trái) và 2017 (phải). Đường chỉ đỏ là ngưỡng có ý nghĩa thống kê P < 1 × 10–5. Mũi tiên biểu tượng của loci tìm thấy trong 2 năm.