Kết quả sàng lọc dữ liệu, xác định các QTLs và gen tiềm năng liên quan đến năng suất lúa: Đa dạng cấu trúc bông và khả năng di truyền trong tập đoàn lúa bản địa Việt Nam: So sánh các tính trạng bông giữa các giống trong 2 tập đoàn con Indica và Japonica cho thấy số lượng hoa/bông (SpN) cũng như số lượng số gié thứ cấp/bông (SBN) và số gié sơ cấp/bông (PBN) tương tự nhau giữa 2 tập đoàn. Điều này có nghĩa quần thể được đánh giá phù hợp cho việc phân tích GWAS về các tính trạng được đề cập. Phân tích tương quan kiểu hình giữa các tính trạng: Phân tích thành phần chính cho thấy số hoa trên bông có mối liên hệ chặt chẽ với số nhánh sơ cấp, số nhánh thứ cấp, mối tương quan này thể hiện ở cả tập đoàn lớn cũng như trong 2 tập đoàn con indica và japonica. Kết quả cũng cho thấy rằng số liệu của tập đoàn lớn phù hợp cho phân tích GWAS với hầu hết các tính trạng. Phân tích GWAS tính trạng cấu trúc bông của tập đoàn lúa Việt Nam:Bảy trong số các QTLs tiềm năng chứa các gen đã được nghiên cứu chức năng, tiêu biểu như QTL23 quy định tính trạng PBN chứa gen TAWAWA1 , QTL5 chứa gen LONELY GUY mã hoá cho enzym điều hoà cytokinin, QTL4 (RDD1) , QTL18 (SPL13), QTL_5, QTL25, OsILI1 ở QTL16, QTL7. Nghiên cứu chức năng các gen tiềm năng: Sàng lọc gen tiềm năng: Hai QTL tiềm năng nhất được lựa chọn trong nghiên cứu QTL1 và QTL9, QTL1 chứa 6 SNP liên quan đến tính trạng số nhánh sơ cấp/bông (PNB) trong khi QTL9 chứa 9 SNP và liên quan đến cả 2 tính trạng: số nhánh thứ cấp/bông và số hoa/bông. Vùng trình tự QTL1 chứa 121 gen và QTL9 có 137 gen. Phân tích Haplotype của QTL1 và QTL9: QTL9 bao gồm 2 haplotype có kiểu khác biệt tương đối lớn, hap 1 có số lượng hoa/bông khoảng 150, số lượng BN/bông khoảng 25 so với hap 2 chứa số lượng hoa trên bông 250, số SBN là 45. QTL1 bao gồm 5 hap, trong đó 2 hap được chọn có trình tự khác biệt lớn nhất, với mức độ biểu hiện ở kiểu hình hap 1 khoảng 13 PBN so với hap 2 khoảng 17 PBN. Phân tích biểu hiện gen ở các haplotype: Xác định được 2 gen tiềm năng nhất có mối tương quan giữa biểu hiện và kiểu hình của bông lúa phân tích. Gen ANK1 biểu hiện mạnh ở nhóm bông lúa to, có thể sẽ đóng vai trò trong việc tăng cường phân nhánh trên bông, ngược lại gen ANK2 biểu hiện yếu hơn ở nhóm bông nhỏ, vai trò của nó có thể liên quan đến sự ức chế phân nhánh bông. Xây dựng cấu trúc vector chuyển gen: Kết quả thu được đối với giống Kita: 156 dòng lúa chuyển gen T0. Kết quả thu được đối với giống NB: 78 dòng lúa chuyển gen T0. Chọn lọc các dòng lúa siêu biểu hiện gen ANK1, ANK2 mang một copy T-DNA và đồng hợp tử: Kết quả trong số ANK1 có 4 dòng mang 1 copy TDNA và đồng hợp tử. Trong các dòng lúa ANK2, chỉ thu được 1 dòng PC5300.OE_ANK2_5.3.5 đồng hợp tử. Đánh giá mức độ biểu hiện gen trong các dòng lúa chuyển gen T1: Phân tích kết quả qRT-PCR với cặp mồi đặc hiệu của gen ANK1 cho thấy mức độ biểu hiện của gen đều được tăng lên trong các dòng chuyển gen T1. Mức độ biểu hiện của gen ANK1 được chia thành 3 nhóm với mức độ biểu hiện khác nhau. Cao nhất là từ 1000-1500 lần so với đối chứng. Phân tích biểu hiện của gen ANK2 trong dòng PC5300.OE-ANK2_5.3.5 chỉ tăng 2 lần so với đối chứng. Chọn lọc các dòng chuyển gen đột biến gen ANK1, ANK2 bằng công nghệ CRISPR/Cas9 ở thế hệ T0: Kết quả thu được 10 dòng mang cấu trúc Cas9-ANK1, 15 dòng mang cấu trúc Cas9-ANK2, 7 dòng mang cấu trúc có khả năng gây đột biến cả hai gen ANK1 và ANK2 Cas9-ANK(1+2) và 2 dòng mang cấu trúc rỗng không chứa PTG (PDS). Chọn lọc các dòng T1 đột biến đồng hợp. Đối với gen ANK1, thu được bốn dòng T1 đột biến đồng hợp tử (ank1-1.8.4, ank1- 2.32.12, ank1-5.1.3, ank1-5.1.8) mất từ 1 bp đến 8 bp. Đối với gen ANK2, kết quả phân tích chỉ ra có ba dòng đột biến đồng hợp tử, mất 50-70 bp trong trình tự DNA. Xác định các SNPs trong vùng QTL9 ở các haplotype bằng công nghệ Gene capture kết hợp với giải trình tự thế hệ mới Illumina: Vùng trình tự QTL9 đã được giải bằng bằng công nghệ Gene capture kết hợp với giải trình tự thế hệ mới Illumina ở 8 giống lúa thuộc các haplotype xác định được trong đề tài (G6, G19, G189, G205, G52, G64, G58, G201) và 2 giống đối chứng là NB, đại diện cho nhóm lúa Japonica, IR64, đại diện cho nhóm lúa Indica. Đa hình SNPs đã được phân tích cho 2 giống G6 và G189 bằng các phần mềm tin sinh, thu được 1200 SNPs đồng hợp. Phân tích kiểu hình cấu trúc bông của các dòng lúa chuyển gen: Gen ANK1 biểu hiện mạnh hơn ở nhóm lúa bông to (số gié thứ cấp/bông và số hạt/bông cao). Bốn dòng lúa tăng cường biểu hiện gen ANK1 (ANK1_OX_1, ANK1_OX _2, ANK1_OX _3 và ANK1_OX_4) đều có số hạt/bông cao hơn so với dòng không chuyển gen (WT) ở mức có ý nghĩa thống kê p

19756

Các giải pháp khoa học công nghệ và các biện pháp kỹ thuật thu được từ nghiên cứu phân tích GWAS, xác định các QTLs/gen liên kết với các tính trạng năng suất từ các dòng lúa bản địa của Việt Nam, nhằm cung cấp nguồn vật liệu quý cho các chương trình tiền chọn giống.