Multiomics và phân lập gen liên quan đến tính trạng GI thấp protein cao của hạt gạo
Nguồn: Saurabh Badoni, Erstelle A Pasion-Uy, Sakshi Kor, Sung-Ryul Kim, Rhowell N Tiozon Jr, Gopal Misra, Reuben James Q Buenafe, Luster May Labarga, Ana Rose Ramos-Castrosanto, Vipin Pratap, Inez Slamet-Loedin, Julia von Steimker, Saleh Alseekh, Alisdair R Fernie, Ajay Kohli, Gurudev S Khush, Nese Sreenivasulu. 2024. Multiomics of a rice population identifies genes and genomic regions that bestow low glycemic index and high protein content. PNAS; 2024 Sep 3; 121(36):e2410598121. doi:10.1073/pnas.2410598121.
Cùng với những nỗ lực nhằm chiến đấu với các tác động nhiều mặt của khiếm dưỡng, người ta rất cần có giống lúa thân thiên với bệnh nhân đái tháo đường, giống lúa giúp người ta khỏe hơn nhằm giải quyết sự hoành hành của bệnh tiểu đường trên qui mô toàn thế giới. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành phân tích di truyền các dòng cận giao tái tổ hợp (RILs) với tính trạng glycemic index (GI) thấp biểu hiện “ultralow đến low” GI trong gạo và hàm lượng protein cơm cao (PC cao), thông qua tổ hợp lai Samba Mahsuri x IR36. Người ta tiến hành nghiên cứu genomics một cách toàn diện và nghiên cứu biến dưỡng bổ sung bởi những phân tích có tính mô phỏng để nhấn mạnh tầm quan trọng của gen OsSBEIIb và các gen ứng cử viên khác, chúng có biến dị di truyền khá rộng cho phép người ta tạo ra các dòng lúa theo ý muốn có GI thấp hơn và PC cao hơn trong giống lúa cao sản. Những dòng lúa này đặc trưng cho nguồn vật liệu bố mẹ phục vụ lai tạo nhắm đến mục tiêy an toàn lương thực và dinh dưỡng.
Để chống lại hiện tượng bệnh nhân tiểu được ngày càng tăng và đáp ứng nhu cầu protein trong thức ăn hàng ngày, người ta sáng tạo ra dòng lúa có glycemic index (GI) thấp và hàm lượng protein (PC) cao vượt 14%. Phát triển các dòng con lai RILs dẫn xuất từ cặp lai Samba Mahsuri x IR36 amylose extender (IR36ae) làm nguồn vật liệu lai, người ta xác định được những QTLs và gen đích liên quan đến tính trạng “low GI”, “high amylose content” (AC), và “high PC”. Tích hợp các phương pháp di truyền học với những mô phỏng kinh điển, phương pháp tiếp cận toàn diện này đã xác định được những gen ứng cứ viên định vị trên nhiễm sắc thể 2 (qGI2.1/qAC2.1 nằm trong vùng có độ lớn phân tử 18.62 Mb - 19.95 Mb), ảnh hưởng đến tính trạng “low GI” và “high amylose”. Đáng chú ý là, biến thể về kiểu hình với giá trị cao gắn với alen lặn điều khiển tính trạng starch branching enzyme 2b (sbeIIb). Dòng lúa mang gen sbeIIb được chỉnh sửa xác định kiểu hình GI thấp trong hạt gạo. Hơn nữa, những phối hợp giữa các alen được tạo ra thông qua các chỉ thị phân tử SNPs có ý nghĩa từ các tổ hợp theo chủ đích và đặc biệt từ các gen tương tác với nhau cho thấy kiểu hình “ultralow GI” với hàm lượng amylose cao, protein cao. Phân tích metabolomics (hệ biến dưỡng) của cây lúa có đa dạng kiểu hình tính trạng AC, PC, và GI cho thấy rằng những dòng lúa ưu việt với AC và PC cao, GI thấp được ưu tiên gia tăng lên trong quá trình biến dưỡng glycolytic và amino acid, trong khi đó, các dòng AC thấp và PC thấp, GI cao được tăng lên rất nhiều trong quá trình biến dưỡng “fatty acid”. Con lai cận giao tái tổ hợp có amylose cao, protein cao (HAHP_101) được gia tăng amino acids thiết yếu như lysine. Những dòng lúa như vậy có thể là rất phù hợp cho việc sản xuất thực phẩm phục vụ cho bệnh đái tháo đường và bệnh khiếm dưỡng.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét