Các loci HSS1 và HSS6 điều khiển biến dị trong kiến trúc nhiễm sắc thể dẫn đến kết quả bất dục đực trong lúa lai

 Các loci HSS1 và HSS6 điều khiển biến dị trong kiến trúc nhiễm sắc thể dẫn đến kết quả bất dục đực trong lúa lai

Nguồn: Siqi Cheng, Zhenwei Xie, Hao Yu, Chaolong Wang, Xiaowen Yu, Jian Wang, Hai Zheng, Jiayu Lu, Xiaodong He, Keyi Chen, Junwen Gao, Yang Hu, Bowen Yao, Dekun Lei, Shimin You, Qiming Wang, Anqi Jian, Ling Jiang, Yulong Ren, Xiuping Guo, Yunlu Tian, Shijia Liu, Xi Liu, Shanshan Zhu, Jianmin Wan. 2025. Chromosomal structural variation loci HSS1 and HSS6 lead to hybrid sterility in rice. Theoretical and Applied Genetics; April 15 2025; vol.138; article 101

Biến dị di truyền có tính chất kiến trúc của nhiễm sắc thể dẫn đến kết quả là bất dục lúa lai, nghiên cứu này đã và đang xây dựng nên một mô hình mới về di truyền và cho kiến thức mới về bất dục đực của lúa lai.

Sử dụng cường lực ưu thế lai trong các loài cây trồng khác nhau làm tăng năng suất rất đáng kể. Tuy nhiên, việc áp dụng trực tiếp ưu điểm này bị cản trở bởi tính bất dục của con lai (HS: hybrid sterility). Ở đây, nhóm tác giả xác định được dòng SSIL (stable semi-sterile inbred line) trong lai giữa loài lúa trồng O. sativa indica với loài lúa hoang O. longistaminata. 

Cả hạt phấn và tính hữu thụ hoa lúa trong cây lúa dị hợp tử SSIL đều có bản chất “semi-sterile” (nửa bất thụ), và cây đồng hợp tử biểu thị sự hữu thụ tự nhiên. Đáng chú ý là, không giống với các loci được báo cáo trước đây về hybrid sterility, dòng lúa SSIL không kích thích “sự biến dạng trong phân ly” của con lai. Kiểu gen trên nhiễm sắc thể 1 (Chr.1) biểu hiện liên kết chặt nhưng giả (tight pseudo-linkage) trên nhiễm sắc thể 6 của quần thể con lai SSIL. Gen HSS1 và HSS6 được đặt tên trên 2 loci định vị ở nhiễm sắc thể 1 và 6. Quan sát tế bào cho thấy có những bất thường của giao tử đực và giao tử cái trong thời kỳ gián phân giảm nhiễm, dẫn đến kết quả hạt phấn và hoa lúa kiểu “semi-sterile”. Gen HSS1 được thu hẹp kích thước phân tử xuống còn 190,6-kb và gen HSS6  còn 1391,6-kb trong quần thể con lai SSIL với 10.393 cá thể. Thông qua kỹ thuật đọc trình tự chất lượng cao và thông qua sự quan sát nhiễm sắc thể trong thời kỳ phân bào gioảm nhiễm, có một sự chuyển vị có tính chất nghịch đảo (reciprocal translocation) giữa vai ngắn nhiễm sắc thể 1 và telomer của nhiễm sắc thể  6 của giao tử biểu thị loại hình RD23-type (RT-type) của con lai SSIL được người ta tìm thấy. Sự hiện hữu của giao tử RT-type trong con lai SSIL là yếu tố nguyên nhân trực tiếp làm ra “semi-sterility” trong cả giao tử đực và cái. Sự chuyển vị này dẫn đến  hiện tượng bất thường của SSIL-RT/L synapses và hình thành nên cấu trúc “tetravalent ring” trên nhiễm sắc thể trong giai đoạn pachynema. Kết quả đã phát hiện được một cặp chuyển vị nhiễm sắc thể nghịch đảo, nó điều khiển tính chất cách ly sinh sản (reproductive isolation) của cây lúa. Kiến thức này là định hướng quan trọng để tối ưu hóa những dụng sản xuất con lai có ưu thế lai, cuối cùng làm tăng các ưu điểm của heterosis trong cải tiến giống.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04887-y