Phân tích di truyền 10 tính trạng liên quan đến quang hợp của cây đậu nành

 Phân tích di truyền 10 tính trạng liên quan đến quang hợp của cây đậu nành

Nguồn: Dezhou Hu, Yajun Zhao, Lixun Zhu, Xiao Li, Jinyu Zhang, Xuan Cui, Wenlong Li, Derong Hao, Zhongyi Yang, Fei Wu, Shupeng Dong, Xiaoyue Su, Fang Huang & Deyue Yu. 2024. Genetic dissection of ten photosynthesis-related traits based on InDel- and SNP-GWAS in soybean. Theoretical and Applied Genetics; April 8 2024; vol.137; article 96

 

Người ta sử dụng chỉ thị phân tử bao gồm 416 InDels và 112 SNPs có kết gắn chặt chẽ với những tính trạng liên quan đến quang tổng hợp của cây đậu nành. Gen GmIWS1 có thể quan hệ đến sắc tố huỳnh quang của diệp lục và gen GmCDC48  liên quan đến những thông số về trao đổi khí.

 

Quang hợp là một trong những yếu tố chủ lực quy định năng suất cây trồng. Nếu hiểu biết tốt về kiến trúc di truyền của quang tổng hợp, đó sẽ là kết quã có ý nghĩa rất lớn để cải tiến năng suất đậu nành. Những nghiên cứu trước đây ghi nhận 5.410.112 chỉ thị SNPs từ cơ sở dữ liệu “resequencing” của 219 mẫu giống đậu nành trong thiên nhiên. Ở đây, tác giả xác định được 634.106 chỉ thị “insertions” và “deletions” (InDels) từ 219 mẫu giống đậu nành và sử dụng những biến thể InDel này để hoàn thiện phân tích thành phần chính (principal component) và phân tích  giá trị LD (linkage disequilibrium) của quần thể đậu nành. Người ta tiến hành phân tích GWAS (genome-wide association study) đối với 6 thông số “chlorophyll fluorescence” (hàm lượng diệp lục, năng lượng ánh sáng hấp thu trên mỗi trung tâm phản ứng, Năng suất “quantum” đối với vận chuyển electron, xác suất mà một “exciton” bị mắc vào bẫy di chuyển “electron” vào kênh vận chuyển electron vượt qua được “quinone acceptor” đầu tiên, Năng suất tối đa “quantum” của hệ thống quang hợp II những photochemistry sơ cấp trong trạng thái thích nghi bóng tối, chỉ số hiệu suất hấp thu) và 4 thông số về trao đổi khí (gas-exchange) (bao gồm nồng độ carbon dioxide bên trong tế bào, độ dẫn khí khổng, quang hợp thuần, tốc độ thoát hơi nước) và ghi nhận 416 chỉ thị InDels có ý nghĩa, 112 chỉ thị SNPs ý nghĩa. Kết quả GWAS suy ra rằng gen GmIWS1 (mã hóa một yếu tố phiên mã kéo dài) và gen GmCDC48 (mã hóa protein trong chu kỳ phân bào) với mức độ biểu hiện cao nhất trong vùng lập bản đồ di truyền, được xác định như hai gen ứng cử viên có nhiệm vụ trong “chlorophyll fluorescence” và thông số của “gas-exchange”, theo thứ tự. Xác định sâu hơn về haplotypes có lợi, với hiệu quả quang tổng hợp cao hơn, khối lượng hạt và năng suất hạt được thực hiện đối với gen GmIWS1 và GmCDC48. Kết quả nghiên cứu cho thấy biến thiên di truyền tự nhiên và gen ứng cử viên phản ánh các tính trạng liên quan đến quang hợp trên cơ sở dữ liệu rất phong phú về kiểu hình và kiểu gen, cung cấp luận điểm khoa học về những cơ chế di truyền điều khiển quang tổng hợp và năng suất hạt đậu nành.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04607-y