Tìm kiếm nguồn QTL điều khiển tính chống chịu lân thấp của cây bắp thông qua “deep resequencing” các dòng con lai RIL và phân tích in silico GWAS

Tìm kiếm nguồn QTL điều khiển tính chống chịu lân thấp của cây bắp thông qua “deep resequencing” các dòng con lai RIL và phân tích in silico GWAS

Nguồn: Bowen Luo, Peng Ma, Chong Zhang, Xiao Zhang, Jing Li, Junchi Ma, Zheng Han, Shuhao Zhang, Ting Yu, Guidi Zhang, Hongkai Zhang, Haiying Zhang, Binyang Li, Jia Guo, Ping Ge, Yuzhou Lan, Dan Liu, Ling Wu, Duojiang Gao, Shiqiang Gao, Shunzong Su & Shibin Gao. 2024. Mining for QTL controlling maize low-phosphorus response genes combined with deep resequencing of RIL parental genomes and in silico GWAS analysis. Theoretical and Applied Genetics; August 2024; vol.137; article 190    

Cơ sở dữ liệu kiểu hình đầy đủ và phát triển lấy từ quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) của cây bắp trong nghiệm thức xử lý thiếu P và P bình thường được tiến hành nhằm nghiên cứu bản đồ di truyền QTL. Bên cạnh đó, người ta tích hợp dữ liệu “resequencing” của bố mẹ làm ra quần thể RIL ấy. Kết quả GWAS và dữ liệu phiên mã (transcriptome data) nhằm xác định các gen ứng cử viên cũng được ghi nhận trong nghiệm thức “low-Pi stress” của bắp.

 

Phosphorus (Pi) là một trong đại dưỡng chất tác động chính đến năng suất bắp. Tuy nhiên, gen  cơ bản trong QTL điều khiển phản ứng của cây bắp với “low-Pi” vẫn còn chưa được biết đầy đủ. Theo kết quả nghiên cứu này, kiểu hình của 38 tính trạng ở giai đoạn cây non và cây trưởng thành được người ta đánh giá trong nghiệm thức “low-Pi” và nghiệm thức “normal-Pi” từ quần thể con lai RIL dẫn xuất từ tổ hợp lai X178 (chống chịu thiếu P) và 9782 (nhiễm thiếu P). Hầu hết tính trạng biến thiên có ý nghĩa giữa 2 nghiệm thức low-Pi và normal-Pi. Hai mươi chín QTLs được phân  lập trong điều kiện low-Pi sau khi người ta loại trừ bớt trong quãng phân tử chứa gen đích  dưới 2 nghiệm thức low-Pi và normal-Pi. Hơn nữa, 45 QTLs bổ sung được phân lập thành công trên cơ sở giá trị “index” ((Trait_under_LowPi–Trait_under_NormalPi)/Trait_under_NormalPi) đối với mỗi tính trạng. Tổng số 74 QTLs này được chia ra thành những “Pi-dependent QTLs”. Bên cạnh, có 39 “Pi-dependent QTLs” được xếp vào cluster di truyền trong 9 “HotspotQTLs”. Quãng phân tử “Pi-dependent QTL” mang 19.613 gen có tính chất độc nhất (unique genes), 6.999 gen trong số đó biểu hiện khác biệt trình tự DNA với các vị trí đột biến có tính chất “non-synonymous” (không đồng dạng) giữa giống X178 và giống 9782. Tổng hợp kết quả GWAS in silico, có 277 gen ứng cử viên được phân lập, với 124 gen định vị trong vùng “HotspotQTL”. Kết quả phân tích transcriptome cho thấy có 21 gen biểu hiện, bao gồm gen “Pi transporter ZmPT7”  và gen có liên quan đến lộ trình strigolactones, ZmPDR1, biểu hiện trong phản ứng với thiếu lân một cách nhất quán trong những dòng bắp cận giao hoặc những mô tế bào. Điều đáng chú ý là ZmPDR1 trong rễ bắp có thể được điều tiết mạnh mẽ theo kiểu “up” bởi stress thiếu lân, cho thấy tầm quan trọng của khả năng ấy như một gen ứng cử viên phản ứng với “low-Pi stress” thông qua lộ trình strigolactones.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04696-9