Tin quốc tế
Tổng quan di truyền cây đậu phụng tiếp cận với công nghệ mới trong di truyền phân tử
(iasvn.org - 07/09/2020):

Đậuphụng (Arachis hypogaea L.)là loài cây họ đậu với sản phẩm chính là dầu thực vật. Diện tíchgieo trồng hàng năm khoảng 27,66 triệuha, tổng sản lượng 48,98 triệutấn, tại 100 quốc gia (FAO 2016). Trung Quốc là nước có diện tích canhtác đậu phụng lớn nhất, chiếm 38% tổng sản lượng của thế giới.

Đậuphụng trồng trọt (Arachishypogaea L.;genome AABB; 2= 4x = 40)là một trong những loài cây trồng cho dầu từ hạt quan trọng của thếgiới. Cải tiến giống đậu phụng khá hạn chế so với cây trồng khácvì nền di truyền hẹp. Arachishypogaea có mức độ biến thiên di truyền thấp hơn loàiđậu phụng hoang dại (2n và 4n). Có rất nhiều loài với mức độ đadạng di truyền cao, quan hệ gần với loài trồng trọt Arachis hypogaea, chúngsẽ trở nên hữu dụng làm nguồn vật liệu bố mẹ. Hơn 80 loài đã đượcđịnh danh trong chi Arachis.

Đậuphụng (Arachis hypogaea L.)là loài dị tứ bội thể, với hai hệ gen: genome A và genome B, ký hiệulà AABB. Người ta giải thích rằng: có sự lai trong tự nhiên giữa 2genome: genome AA của loài Arachisduranensis và genome BB của loài Arachis ipaensis; để hìnhthành  giống đậu phụng trồng trọt Arachis hypogaea L. Hai loài hoang dại ấyđược xem như tổ tiên của cây đậu phụng hiện nay.

Loài A. duranensis Krapov.& W.C. Gregory và loài A.cardenasii Krapov. & W.C. Gregory là nguồn gen khángvới hơn 12 đối tượng sâu bệnh hại đậu phụng. Tuy nhiên, tính trạnghàm lượng dầu cao mới là mục tiêu chính của chương trình cải tiếngiống. Có 4 QTLs thứ yếu được phân lập trong hệ gen đậu phụng, điềukhiển hàm lượng dầu, trên cơ sở bản đồ di truyền với 45 SSR loci. Gầnđây, người ta tìm thấy 6 QTLs điều khiển hàm lượng dầu, trên bản đồdi truyền có 206 SSR loci; và  tìm thấy 9 QTLs trên bản đồ có 378SSR loci; 3 QTLs trong quần thể hồi giao cải tiến tại 91 SSR loci.

Tiếpcận công nghệ NGS (next-generation sequencing), người ta có thể pháttriển kỹ thuật ddRAD-seq (double-digestrestriction-site-associated DNA sequencing) để tìm kiếm gen đích quyếtđịnh hàm lượng dầu và đánh giá kiểu gen trong quần thể con laiRILs. QTL chủlực là qOCA08.1 địnhvị trên nhiễm sắc thể A08,giải thích được 10,14–27,19% biến thiên kiểu hình, liên kết chặt vớimarker SNPOCA08.

Hạtđậu phụng chứa >30% dầu, rất tốt cho sức khỏe vì bản chất là acid béokhông bảo hòa (không no) (unsaturated fatty acids). Thành phần chủ lựclà oleic acid và linoleic acid, có hoạt tính sinh học cao như tocopherolsphenolic acids, và phytosterols.

Saukhi tách chiết dầu, phần còn lại là bánh dầu đậu phụng (peanutmeal), là phụ phẩm rất quan trọng làm thức ăn gia súc hoặc làm phânbón. Bánh dầu đậu phụng khá giàu protein > 25%.

Bắtđầu từ 2016, các genomestham chiếu đã sẵn sàng cho cả loài tổ tiên hoangdại, lưỡng bội cũng như tứ bội; loài trồng trọt dị tứ bội. Tổchức IPGI (International Peanut Genome Initiative) thông qua PGC (PeanutGenome Consortium) đã hoàn chỉnh trình tự của cả loài tổ tiên lưỡngbội cũng như tứ bội, đó là A.duranensis V14167 (A genome) và A. ipaensis K30076(B genome).

 

Ngàynay người ta liên kết giữa transcriptome với genome đểxác định chức năng của gen và phenome (hệthống kiểu hình do kiểu gen tương tác với môi trường tạo ra) trong sinhhọc hiện đại. Người ta tiến hành chạy trình tự toàn bộ hệtranscriptome của hạt đậu phụng non trong quần thể con lai RILs. Có49.691 gen, trong đó, 92 gen biểu hiện gần giống như kiểu độtbiến paramutation.Phân tích eQTL (expressionquantitative trait locus) người ta xác định được 1207 eQTLs tại chổvà 15.837 eQTLsmang tính chất ‘distant’, góp phần vào biến dị di truyền của transcriptomics.Có 94 vùng mang eQTL được gọi là điểm nóng (hot spot) trong hệ gen đậuphụng, với hiệu ứng dominance của distant eQTL. Tích hợp phổ thể hiệntranscriptomic và phân tích annotation (chú thích chi tiết), người taquan sát một gen ứng cử viên giả định và một marker liên kết InDel02 điềukhiển màu võ lụa của hạt đậu (màu đỏ cam và màu đỏ tím).

Họprotein các yếu tố phiên mã WRKY cóvai trò vô cùng quan trọng trong cơ chế điều tiết, làm cho cây thíchnghi với stress phi sinh học (khô hạn). Có tổng cộng 158 gen AhWRKY đượcxác định, mã hóa protein nói trên, tên của gen tùy theo định vị trênnhiễm sắc thể. Phân tích hàm đẳng tuyến cho thấy có 32 cặp gen cùnghiện hữu ở Arachishypogaea (4n) và tổ tiên của chúng (Arachis duranensis và Arachis ipaensis)(2n). Có 19 nguyên tố cis-acting liênquan đến phản ứng đối với stress có trong vùng promoter. Kếtquả: 73 gen AhWRKY biểuhiện rất khác nhau, trong nghiệm thức xử lý khô hạn.

AflatoxinB1 (AFB1) và aflatoxin B2 (AFB2) là loại hình aflatoxins phổ biến nhấtcủa nấm ký sinh Aspergillusflavus trong đậu phụng, gây ung thư và bào thai khôngbình thường. Nông dân và nhà công nghiệp chế biến đậu phụng đang đốidiện với thách thức rất nghiêm trọng là tạp nhiễm độc tố aflatoxin.Hai mẫu giống đậu phụng kháng (Zh.h0551 và Zh.h2150) đượcxác định tại Trung Quốc, với hàm lượng aflatoxin trong hạt thấp8,11%–18,90% so với đối chứng nhiễm. Người ta đánh giá kiểu gen 99 vậtliệu bằng kỹ thuật RAD-seq, rồiphân tích GWAS. Có tổng cộng 60 chỉ thị SNP kết hợp với tính trạngkháng aflatoxin được tìm thấy, chúng giải thích được 16,87%–31,70%biến thiên kiểu hình (PVE), với chỉ thị SNP02686 sở hữu 31,70% vàSNP19994 sở hữu 28,91% PVE. Người ta xây dựng dữ liệu kiểu hình đốivới loại hình aflatoxin AFB1 và AFB2, tại3 địa điểm khảo nghiệm khác nhau ở Trung Quốc, với các nghiệm thứcchủng nấm bệnh A.flavus vào cây.  Bốn QTL chủ lực và sáu QTL thứyếu đã được xác định, có liên quan đến điều khiển tính khángaflatoxin, thông qua phân tích genome-wideQTL, với bản đồ di truyền linkage nhờchỉ thị phân tử SSR.

Tuyếntrùng Meloidogyne arenaria (Neal)là đối tượng gây hại quan trọng trong sản xuất đậu phụng. QTLs kiểmsoát tính kháng đậu phụng được người ta phân lập trên nhiễm sắc thểA02, A04 và A09 của loài hoang dại Arachis stenosperma. Vị trí của QTL chủ lựctrên nhiễm sắc thể A02 có nhiều gen, mã hóa TIR-NBS-LRR protein domains cótrong hệ thống tự vệ cây đậu phụng. Năm 2001, người ta phóng thíchgiống đậu phụng cao sản đầu tiên kháng tuyến trùng, đó là giốngCOAN16. Gen kháng định vị trên nhiễm sắc thể A09 từ loài đậu phụnghoang dại Arachis cardenasii.

Mụctiêu tăng năng suất là nội dung nhắm đến trong các chương trình cảitiến giống. Người ta xác định 7 tính trạng quan trọng của đậu phụngcó liên quan mật thiết đến năng suất. Theo kết quả phân tích GWAS, 195mẫu giống đậu phụng được đánh giá kiểu hình, kiểu gen. Áp dụng GBS(genotyping-by-sequencing), với 13.435 chỉ thị SNPs chất lượng cao, ngườita xây dựng kiến trúc di truyền các mẫu giống được phân tích. Kếtquả GWAS đã phân lập được 93 chỉ thị SNPs đỉnh có tính chất khôngtrùng lắp nhau (non-overlapping peak SNPs), tương hợp với 4 tính trạngnghiên cứu. Có 311 genứng cử viên duy nhất biểu hiện độc lập. Có 12 đỉnh được tìm thấyliên quan đến 3 tính trạng; hầu hết định vị trên nhiễm sắc thể Arahy.05 và Arahy.16. Thựchiện "gene annotation'’tại 12 đỉnh SNPs đồng vị trí, người ta phát hiện có 36 gen ứng cử viên.Một xét nghiệm gần các gen ứng cử viên này cho thấy có một gen rấtđáng chú ý (arahy.RI9HIF),gen tương đồng với gen cây lúa, điều khiển protein để cải tiến năngsuất lúa, khi gen này biểu hiện mạnh mẽ. Xét nghiệm sâu gen arahy.RI9HIF,và những gen ứng cử viên khác người ta ghi nhận rằng đây là vùng trêngenome đậu phụng đáng tin cậy nhất, có thể xem là tiềm năng để cảitiến năng suất giống đậu phụng trong tương lai.

Đâylà những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu di truyền cây đậu phụng,mà bộ nhiễm sắc thể của chúng vô cùng phức tạp, khó khai thác biếndị di truyền hiệu quả.

 

 
Tin tức khác
Vi khuẩn E.coli tạo cơ hội dẫn đường để cải thiện quá trình quang hợp
Bướm đêm Diamondback sử dụng các chất phòng vệ thực vật làm tín hiệu đẻ trứng
Ảnh hưởng của thời gian gây úng đến sinh trưởng, sinh lý và năng suất của đậu xanh trong điều kiện nhà lưới
Sử dụng chỉ thị phân tử xác định các giống/dòng lúa đặc sản có hàm lượng amylose thấp và protein cao
CUBIC: một atlas trong cải tiến giống bắp
Thông báo
Thông báo chuẩn bị hồ sơ đăng ký giao trực tiếp thực hiện từ năm 2019 thuộc Chương trình CNSH
Thông báo số 1: Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc – Khu vực phía Nam lần thứ II năm 2011
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và ptnt đến năm 2020”.
THÔNG BÁO TUYỂN CHỌN TỔ CHỨC VÀ CÁ NHÂN CHỦ TRÌ NHIỆM VỤ KH&CN
Kết quả khảo nghiệm đánh giá an toàn sinh học đối với đa dạng sinh học và môi trường
Văn bản mới
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thông báo giao trực tiếp tổ chức, cá nhân thực hiện nhiệm vụ KHCN...
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển...
Quyết định phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ đưa vào tuyển chọn, giao trực tiếp bắt đầu...
Về việc cấp bằng bảo hộ giống cây trồng mới (kèm danh mục)
Bổ sung 71 chỉ tiêu tuyển sinh đào tạo thạc sĩ năm 2011 cho Trường Đại học Lâm nghiệp
Về việc giao dự toán NSNN năm 2011(Kinh phí bổ sung sự nghiệp khoa học Công nghệ năm 2011- nhiệm vụ cấp...
Giao dự toán ngân sách nhà nước năm 2011 (đợt 4) Kinh phí xử lý sự cố đê điều năm 2011 (Phụ lục kèm theo)
Tài Liệu mới
Rút ngằn thời gian vi nhân giống lan hồ điệp
Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học lên sự nảy mầm
Kỹ thuật trồng hoa lan Mokara
Liên kết Website
Vụ khoa học công nghệ và môi trường bộ NN và PTNT
Viện công nghệ sinh học
Bộ nông nghiệp vf phát triển nông thôn
Agbiotech Việt Nam
Báo Nhân Dân
Trung tâm Khuyến nông Quốc gia
Thống kê truy cập
Số người đang online: 17
Tổng số lượt truy cập: 1962381
Ngân hàng Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Copyright © 2011 Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Địa chỉ : Số 02 Ngọc Hà, Ba Đình, Hà Nội. Điện thoại : (024) 38436817 - Fax: (024) 38433637
Email: webmaster@agrobitotech.gov.vn. Web site: www.agrobiotech.gov.vn