Gen quy định tính trạng bông lớn ELP1 của lúa hoang Oryza officinalis làm gia tăng số hạt và năng suất hạt lúa

 Gen quy định tính trạng bông lớn ELP1 của lúa hoang Oryza officinalis làm gia tăng số hạt và năng suất hạt lúa

Nguồn: Jiachen Ma, Mei Li, Yanan Lin, Jinjin Lian, Yizhengnan Zhu, Jing Yang, Wenfan Hu, Luyi Zhang, Shuting Li & Weilin Zhang. 2025. An extra-large panicle gene ELP1 from wild rice Oryza officinalis increases grain number and grain yield. Theoretical and Applied Genetics; December 20 2025; vol. 139; article 11

Gen gắn với năng suất mong muốn có thuật ngữ là extra-large panicle 1 (ELP1), gen này giúp làm tăng năng suất hạt trên cây khoảng 30%, gen này được dòng hóa từ loài lúa hoang Oryza officinalis thông qua kỹ thuật “map-based cloning”. Số hạt trên bông (GNP) là tính trạng cần thiết quy định năng suất lúa. Lúa hoang Oryza officinalis, một mẫu quần thể được chọn có kiểu bông lớn khác thường (extra-large panicle: ELP), sản sinh ra nhiều hạt (700 ± 100 hạt) trên nhánh gié chính. Tuy nhiên, do tính trạng hoang dại như loài cỏ, người ta đối diện với tính chất không tiếp hợp (incompatibility barrier) và liên kết bất lợi (linkage drag), tính trạng năng suất mong muốn ELP của O. officinalis chưa được khai thác thành công. Các tác giả công trình này đã thực hiện lai giữa loài, khoảng cách genome xa giữa dòng lúa 93-11 và mẫu giống O. officinalis. Một cá thể có 700 hạt trên bông cái được thu thập trong quần thể con lai hồi giao BC₄F₄. Kết quả phân tích di truyền cho thấy tính trạng ELP là tính trạng di truyền số lượng. Sử dụng kỹ thuật “coupling bulked segregant analysis” kết hợp với chạy “re-sequencing” toàn hệ gen và phân tích di truyền kiểu “association”, người ta thấy có 3 QTLs điều khiển tính trạng ELP này, kết quả phân tích bản đồ di truyền QTL trên nhiễm sắc thể 4 người ta xác định được một QTL chỉ lực (ký hiệu ELP1); sau đó người ta thực hiện “fine-map” tại vùng đích có độ lớn 44-kb. Gen ELP1 mã hóa một protein giả định, đó là F-box domain-containing protein (OsFBX148) với một chức năng được biết rất ít trước đây, trải quá quá tri2ng “splicing” tuần tự. Kết quả có hai isoforms, ELP1L (dài) và ELP1S (ngắn), điều tiết số hạt trên bông trái ngược nhau. Sự biểu hiện mạnh mẽ isoform ngắn ELP1S làm tăng số nhánh thân và số hạt trên bông (GNP) khoảng 37.5% và 37.6%, theo thứ tự, hệ quả là năng suất hạt tăng khoảng 30%. Phân tích haplotype cho thấy alen ELP1 ^{O. officinalis} là một haplotype có giá trị và mới. Kết quả này không chỉ cung cấp một câu chuyện thành công trong xác định gen quy định năng suất từ loài lúa hoang O. officinalis mà còn khám phá một cơ chế điều tiết mới bởi “alternative splicing” điều tiết tính trạng số hạt trên bông (GNP).

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05115-3