Những trình tự hệ gene của tổ tiên hai loài cà chua dại

Cà chua là một trong những loại nông sản tươi được tiêu thụ phổ biến nhất trên toàn thế giới, đồng thời là một thành phần quan trọng trong nhiều thực phẩm công nghiệp.

 

Cũng như các loại cây trồng khác, một số gene hữu ích tiềm tàng có trong loài cà chua tổ tiên Nam Mỹ đã bị mất trong quá trình thuần hóa và nhân giống cà chua hiện đại, Solanum lycopersicum var. lycopersicum.

Là một cây trồng quan trọng, trình tự hệ gene cà chua đã được hoàn thiện và công bố từ năm 2012, với những bổ sung và cải thiện sau đó. Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Tsukuba, phối hợp với Công ty TNHH Hạt giống TOKITA, đã tìm ra trình tự hệ gene chất lượng cao của hai loài tổ tiên cà chua hoang dã từ Peru, Solanum pimpinellifolium và Solanum lycopersicum var. cerasiforme. Kết quả này đã được công bố trên tạp chí DNA Research “De novo genome assembly of two tomato ancestors, solanum pimpinellifolium and S. lycopersicum var. cerasiforme, by long-read sequencing”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng những công nghệ giải trình tự DNA hiện đại, có thể đọc các trình tự dài hơn so với trước đây, kết hợp với các công cụ tin sinh học tiên tiến để phân tích hàng trăm gigabyte dữ liệu được tạo ra và tăng cường chất lượng của dữ liệu. Họ đã tập hợp nhiều đoạn trình tự, chỉ rõ những vị trí mà trình tự khớp với các gene đã biết trong 12 nhiễm sắc thể được tìm thấy ở cà chua, họ cũng xác định hàng ngàn trình tự gene mới không có ở các loại cà chua hiện đại. Nhiều trình tự DNA mới này chỉ có ở một hoặc một vài loài cà chua tổ tiên.

Các nhà nghiên cứu tiếp tục phân tích hệ phiên mã trong hai loài cà chua tổ tiên – những gene nơi DNA được phiên mã thành các thông tin RNA, cung cấp các chỉ dẫn cho tế bào tạo ra protein – kiểm tra 17 bộ phận khác nhau của cây để chỉ ra gene nào đang hoạt động. Kết hợp cùng việc so sánh với các gene đã biết, thông tin này chỉ ra các chức năng có thể có của các gene mới, ví dụ như trong sự phát triển của quả, hoặc tạo ra khả năng kháng bệnh ở lá, hoặc khả năng chịu mặn ở rễ.

“Các trình tự hệ gene mới của những cây cà chua tổ tiên này sẽ rất giá trị trong nghiên cứu sự tiến hóa của nhóm loài này và các đặc tính di truyền đã thay đổi như thế nào trong quá trình thuần hóa”, giáo sư Tohru Ariizumi, tác giả liên hệ cho biết. “Ngoài ra, các loài cà chua hoang dã chứa hàng ngàn gene không có trong cà chua hiện đại. Với thông tin mới này, các nhà nghiên cứu có thể xác định các gene mới hữu ích có thể dùng để lai tạo các loại cà chua và những cây trồng tiềm năng khác. Điều này sẽ giúp các nhà lai tạo giống cây trồng phát triển các loại cà chua cải tiến trong tương lai với các đặc tính như kháng bệnh tốt hơn, tăng khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu, cải thiện hương vị và thời hạn sử dụng”.

Thanh An dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2021-01-genome-sequences-wild-tomato-ancestors.html

https://academic.oup.com/dnaresearch/article/28/1/dsaa029/6104860