GWAS và kết quả phân tích haplotype phân lập được một gen mới điều khiển chiều dài chồi thân lúa (Oryza sativa L.)

GWAS và kết quả phân tích haplotype phân lập được một gen mới điều khiển chiều dài chồi thân lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn: Tifeng Yang, Jingfang Dong,  Junliang Zhao,  Longting Zhang,  Lian Zhou,  Wu Yang,  Yamei Ma,  Jian Wang,  Hua Fu,  Jiansong Chen,  Wenhui Li,  Haifei Hu,  Xianya Jiang,  Ziqiang Liu,   Bin Liu &  Shaohong Zhang. 2023. Genome-wide association mapping combined with gene-based haplotype analysis identify a novel gene for shoot length in rice (Oryza sativa L.). Theoretical and Applied Genetics; 20 November 2023; Vol. 136, Article 251

 

Bản đồ GWAS (genome-wide association mapping) xác định được một QTL điều khiển chiều dài chồi thân qua nhiều điểm thí nghiệm khác nhau. Đó là gen LOC_Os01g68500, đã được phân lập lần đầu tiên thông qua phương pháp phân tích “gene-based haplotype”, phân tích biểu hiện gen và phương pháp knockout có tính chất transgenic.

 

Cường lực cây mạ rất mạnh là mục tiêu nhắm đến của các nhà chọn giống lúa trong kỹ thuật canh tác sạ thẳng. Chiều dài chồi thân SL (shoot length) là một trong những tính trạng quan trọng gắn với cường lực mạ được định tính bởi kết quả tăng trưởng nhanh của cây mạ, đâm chồi thân khỏe. Do vậy, người ta tến hành dò tìm các gen đích đối với tính trạng SL, thực hiện lai tạo giống lúa trên cơ sở phân tử để phát triển được những giống lúa mới phục vụ sạ thẳng. Tuy nhiên, có quá ít QTLs điều khiển SL được “fine mapped” hoặc được dòng hóa thành công cho đến nay. Kết quả nghiên cứu này, người ta tiến hành chạy GWAS đối với tính trạng SL trên tập đoàn giống lúa đa dạng bao gồm 391 mẫu giống, trong 2 năm, sử dụng những kiểu hình bởi các phương pháp canh tác khác nhau tùy theo kỹ thuật sản xuất lúa. Có tất cả 24 QTLs điều khiển SL được phân lập.

 

Hình: GWAS của tính trạng SL. (a–c) Manhattan plots trên 12 nhiễm sắc thể, với GST (a), GSF (b) và DST (c).

 

Trong số QTL đó, một QTL mới là qSL-1f trên nhiễm sắc thể 1 được xem ổn định nhất trong 3 phương pháp canh tác khác nhau của tập đoàn giống lúa khảo nghiệm và thuộc loại hình lúa indica. Kết quả phân tích “gene-based haplotype” đối với các gen được chú thích (annotated genes) trong vùng giả định qSL-1f, được minh chứng bằng kết quả biểu hiện gen, bằng thí nghiệm knockout transgenic, cho thấy LOC_Os01g68500 (i.e., Os01g0913100 in RAP-DB) được xác định là gen đích của tính trạng SL, có một biến thể “single-base” (C chuyển đổi A) trong vùng mật mã di truyền CDS, làm cho sự khác biệt có ý nghĩa trong loại hình tính trạng SL của cây lúa. Gen LOC_Os01g68500 mã hóa protein DUF538 (Domain of unknown function) mang protein. Kết quả nghiên cứu gen chức năng mã hóa DUF538 protein trong tăng trưởng cây mạ được xem là báo cáo đầu tiên theo nghiên cứu này. Kết quả cung cấp một manh mối mới trong khai thác cơ chế phân tử di truyền điều tiết kiểu hình SL, cung cấp nguồn gen triển vọng phục vụ chiến lược “molecular breeding” trong cây lúa.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04497-6