Mở khoá bí mật di truyền cây bắp

CAYLUONGTHUC. Hai bài báo khoa học được công bố trong tuần này trên tạp chí Science đã thông tin một sự kiện lớn về di truyền cây bắp có thể là một cuộc cách mạng cho ngành chọn tạo giống.

Các nhà nghiên cứu của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) và nhiều Trường Đại Học Hoa Kỳ đã tham gia nghiên cứu và tìm thấy không có sự kiện 'big genes' hoặc gene regions (các vùng của gen) điều khiển những tính trạng số lượng của cây bắp. Thay vào đó, chúng tạo ra hiện tượng biến dị di truyền trong bộ gen này như một sản phẩm của "genes working together, each with a small effect that could be manipulated by breeders." (các gen hoạt động cùng nhau, mỗi gen có một ảnh hưởng riêng có thể được thao tác bởi nhà chọn giống). Ed Buckler và ctv. đã phát triển và đánh giá hơn một triệu cây bắp để phân lập gen điều khiển sự trổ bông. Buckler nói rằng "Chúng tôi gặp khó khăn khi xem xét big genes và big effects, nhưng chúng không hề tồn tại. Thay vào đó, có nhiều gen nhỏ hơn trong genome đóng góp vào điều khiển thời gian ra hoa". Họ xác định được 29-56 quantitative trait loci (QTLs) ảnh hưởng đến thời gian ra hoa. Nghiên cứu trên 1.100 chỉ thị phân tử đối với các gen này, người ta định tính được cách thức di truyền, tổng thể của bộ gen, mỗi bố mẹ đóng góp vào một nửa. Nhưng họ cũng quan sát thấy có những khác biệt rất tinh tế, chứng tỏ rằng nhiều gen có các ảnh hưởng nhỏ đối với quá trình sinh dục. Trên tạp chí khác, họ ghi nhận rằng chưa thể bao trùm hết tính chất quan trọng của sự kiện tái tổ hợp trong lần nghiên cứu đầu tiên như vậy; trong đó, nhiều vùng rộng lớn của genome không tái tổ hợp được ở tâm động của nhiễm sắc thể cây bắp lai. Vùng này đóng góp có ý nghĩa vào cường lực lai của bắp. Xem tạp chí Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1174320 và http://dx.doi.org/10.1126/science.1174276 For more information, read http://www.ars.usda.gov/is/pr/2009/090806.2.htm và http://www.news.cornell.edu/stories/Aug09/maizeGenetics.html http://www.plantphysiol.org/cgi/content/abstract/150/4/1750

(Bùi Chí Bửu, Hoàng Kim chọn tin và lược dịch)

CORN RESEARCH UNLOCKS BASIS OF NATURAL DIVERSITY AND REVEALS GENETICS OF FLOWERING AND HYBRID VIGOR

By Alfredo Flores
USDA.August 6, 2009



Agricultural Research Service (ARS) scientists have developed a massive genetic resource for geneticists and breeders to unlock the basis of corn diversity. The scientists found that most natural genetic variation in corn is the product of numerous genes working together, each with a small effect that could be manipulated by breeders.(Geneticist Ed Buckler measures a maize ear for statistical analysis. Photo by Scott Bauer.

Major funding for the project is provided by the National Science Foundation. The findings were published today in two papers in the journal Science.

This work also provides major insights into hybrid vigor, a key element of today's high-yielding crops. The scientists' findings will change the way breeders improve crops using today's high-efficiency molecular technologies.

These findings by ARS scientists and cooperators may help researchers determine the role of genes in agronomic traits such as yield, fertilizer use efficiency, drought tolerance, and ethanol potential.

In their research, the scientists developed and assessed more than 1 million corn plants--the largest published genetic study to date. Corn (maize), one of the world's most important food crops, is also genetically 15 times more diverse than the human genome. So it's important for scientists to learn about key gene variants in the maize genome and the role those variants play in various traits.

The ARS scientists in the project were led by plant geneticist Ed Buckler at the agency's Robert W. Holley Center for Agriculture and Health in Ithaca, N.Y.; plant geneticist Michael McMullen at the ARS Plant Genetics Research Unit in Columbia, Mo.; and plant geneticist Jim Holland at the ARS Plant Science Research Unit in Raleigh, N.C. Joining them were ARS computational biologist Doreen Ware at Ithaca, and ARS plant geneticist Sherry Flint-Garcia at Columbia. The ARS researchers worked with industry and university cooperators in the United States.

Hybrid vigor is responsible for the incredibly productive corn hybrids grown across the United States. These researchers found that hybrid vigor results in part because hybrids bring together optimal gene combinations that are unlikely to occur in current breeding schemes. Novel breeding schemes designed to exploit this new knowledge of gene combinations will accelerate plant breeding worldwide.

The articles are entitled "Genetic Properties of the Maize Nested Association Mapping Population," and "The Genetic Architecture of Maize Flowering Time." They can be viewed at http://www.sciencemag.org.

ARS is the principal intramural scientific research agency of the U.S. Department of Agriculture.