Phát hiện một gen mới cần để tạo ra tai ngô

Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu là Paula McSteen, chuyên gia di truyền học về  ngô tại trường Đại học Missouri đã xác định được một gen cần thiết để tạo nên tai ngô. Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí Molecular Plant, giúp nâng cao nhận thức sinh học về phương thức phát triển của những bộ phận khác nhau trên cây ngô. Đây là thông tin quan trọng đối với cây ngô, nguồn chủ yếu cung cấp lương thực toàn cầu.

"Ngô là cây trồng rất quan trọng và tai ngô là bộ phận quan trọng nhất quyết định năng suất ngô. Việc hiểu rõ các gen kiểm soát quy trình này và cách chúng phối hợp hoạt động ở cấp độ phân tử tác động đến nỗ lực tăng năng suất cây trồng", McSteen, phó giáo sư khoa học sinh học nói. "Thông tin mà chúng tôi thu thập được từ ngô, có thể được sử dụng cho các loại ngũ cốc khác như gạo và lúa mì, vì chúng cũng tạo hạt trên các cành".

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một gen có tên là barren stalk2 hay ba2, ảnh hưởng đến sự phát triển của mô phân sinh ở nách lá, là những tế bào đặc biệt tạo nên tai ngô, Khi cây ngô phát triển, những tế bào này được hình thành tại các mắt dọc thân cây. Các mắt đó trông giống như rãnh hoặc vết lõm nhỏ trong thân cây. Khi cây sẵn sàng tạo tai ngô, những tế bào này bắt đầu phân chia và đâm ra khỏi thân cây. Các chồi nhú ra kéo dài tạo thành chồi tai và cuối cùng trở thành tai để có thể thu hoạch. Quá trình này bắt đầu bằng cách cung cấp một loại hoóc môn được gọi là auxin đến các mắt báo hiệu cho các tế bào tạo ra tai ngô.

Để xác định các gen cần để tạo nên những bộ phận như tai ngô, các nhà di truyền học tìm kiếm những cây trồng không thể tạo ra cơ quan này theo cách phù hợp. Cây trồng có đột biến gen ba2 không bao giờ tạo ra được bộ phận tai, do đó được gọi là dạng "thân cằn". Các cây trồng đột biến không có các rãnh tạo nên tai, chứng tỏ gen hoạt động sớm trước khi chồi tai hình thành. Đột biến ba2 được phát hiện trong một màn hình di truyền (genetic screen) lớn cho các cây ngô không thể tạo ra tai ngô và gen được xác định bằng cách lập bản đồ phân tử đến nhiễm sắc thể 2.

Các màn hình di truyền cùng loại trước đây đã xác định được đột biến ở một gen khác, được gọi là barren stalk1 hoặc ba1, cũng rất cần thiết để tạo ra tai ngô. Loại gen khác này đóng vai trò chính trong con đường truyền tín hiệu phân tử kiểm soát sự phát triển của tai ngô. Để kiểm tra xem các cây thân cằn có vấn đề gì khác hay không, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các phép lai di truyền, được gọi là thí nghiệm bổ sung và đưa ra kết luận về kiểu hình quan sát thấy trong các cây là do đột biến một gen hoàn toàn khác.

Thông qua rất nhiều phân tích bổ sung, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng gen ba2 tương tác di truyền với gen ba1 và các protein tương ứng tạo thành một phức hợp. Ba2 cũng tương tác với các gen khác điều chỉnh ba1. Những phát hiện này chứng minh ba2 nằm trong cùng đường truyền tín hiệu phân tử như ba1 và hai gen phối hợp hoạt động để điều chỉnh sự phát triển của tai ngô.

Nghiên cứu còn có sự tham gia của các nhà khoa học tại trường Đại học Pennsylvania, Đại học California và Đại học Missouri.

N.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-03-lab-gene-essential-ears-corn.html, 3/2019