Tích hợp kết quả GWAS và transcriptomics để xác định gen ứng cử viên điều khiển tính trạng chống chịu nóng của cây lúa

 Tích hợp kết quả GWAS và transcriptomics để xác định gen ứng cử viên điều khiển tính trạng chống chịu nóng của cây lúa

 

Nguồn: Pingping Li, Jing Jiang, Guogen Zhang, Siyu Miao, Jingbing Lu, Yukang Qian, Xiuqin Zhao, Wensheng Wang, Xianjin Qiu, Fan Zhang, Jianlong Xu. 2023. Integrating GWAS and transcriptomics to identify candidate genes conferring heat tolerance in rice.Front Plant Sci.; 2023 Jan 9:13:1102938. doi: 10.3389/fpls.2022.1102938. 

 

Sản xuất lúa (Oryza sativa L.) đang đối diện với thách thức mang tên “biến đổi khí hậu” bởi sự ấm lên toàn cầu. Xác định những loci mới, những alen có lợi trong chống chịu nóng trở nên bức thiết để phát triển giống lúa cao sản chống chịu nhiệt độ nóng.

 

Người ta tiến hành đánh giá tính chống chịu nóng ở giai đoạn mạ với tập đoàn giống lúa bao gồm 620 mẫu giống rất đa dạng. Có tất cả 6 loci liên quan đến chống chịu nóng được xác định thông qua phân tích GWAS (genome-wide association study) với ~2,8 triệu chỉ thị phân tử SNPs.

 

Trong sáu loci được tìm thấy, qHT7 mang tín hiệu mạnh nhất và có SNPs liên quan nhiều nhất. Thông qua kết quả so sánh “transcriptomes” của hai tập đoàn giống lúa đại diện với biểu hiện khác nhau về chống chịu nóng; trên nhiễm sắc thể 7, gen LOC_Os07g48710 (OsVQ30) được tuyển chọn là một gen ứng cử viên triển vọng tại qHT7 bởi sự khác biệt có ý nghĩa của nó trong biểu hiện gen giữa hai tập đoàn giống lúa. Haplotype 4 (Hap4) của gen LOC_Os07g48710 được xác định là haplotype có lợi cho sự kiện chống chịu nóng thông qua kết quả phân tích gene-based haplotype. Haplotype điều khiển chống chịu nóng LOC_Os07g48710Hap4 rất phong phú ở trong tập đoàn lúa Geng/Japonica, tần suất giảm đáng kể trong tiến trình cải tiến giống lúa cao sản.

 

Hình: Biến thiên kiểu hình của tính trạng chống chịu nóng và xác định các loci gắn liền với tính trạng này thông qua phân tích GWAS của tập đoàn giống lúa gồm 620 mẫu giống. 

 

Như vậy, trên cơ sở GWAS và nghiên cứu transcriptomics, một mô hình giả thuyết được điều khiển bởi qHT7 đáp ứng được với stress nóng. Kết quả cung cấp  thông tin những gen ứng cử viên phục vụ cải tiến giống lúa chống chịu nóng bằng con đường chọn giống phân tử.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36699845/