Tiết lộ dấu di truyền của loài cam chanh ở Okinawa

Các quả thuộc chi Cam chanh (Citrus) trong họ Quýt hồng (mandarin family) đều phổ biến trên thế giới bởi những đặc tính riêng có về hương vị và hữu ích với sức khỏe. Tại Nhật Bản, quả shiikuwasha (Citrus depressa, tiếng Việt gọi là chanh lõm) nhỏ bé và quả cam tachibana đều là những loại quả được nuôi trồng từ lâu và có giá trị lịch sử đặc biệt. Tuy nhiên, nguồn gốc của hai giống cây này, và nhiều giống thuộc chi Cam chanh khác ở Nam Á, vẫn còn nhiều điều bí ẩn.

Một cây họ cam chanh trên đảo Okinawa. Nguồn: NHK

Trong một nghiên cứu mới xuất bản trên Nature Communications “Diversification of mandarin citrus by hybrid speciation and apomixis” ¹, các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu KH&CN Okinawa (OIST) và đồng nghiệp từ nhiều viện nghiên cứu khác đã phân tích 69 hệ gene từ họ quýt Hồng Nam Á, cùng với những họ hàng châu Á khác của chúng, để tìm hiểu một câu chuyện có phạm vi rộng về một hành trình dài, cô lập và lai giống.

Câu chuyện này bắt đầu từ vùng Hồ Nam ở miền Nam Trung Quốc, vốn là trung tâm của một nguồn gene và một nguồn đa dạng các cây quýt dại. Khi các nhà khoa học tái phân tích những dữ liệu hệ gene đã xuất bản trước đây, họ đã tìm ra điều không ngờ đến là các cây quýt dại ở vùng núi này lại được phân ra thành hai loài phụ.

“Chúng tôi tìm thấy một trong số các loài phụ này có thể tạo ra lứa con cháu mà người ta vẫn có thể xác định được mẹ qua di truyền”, tiến sĩ Guohong Albert Wu, một nhà nghiên cứu làm việc tại Phòng thí nghiệm quốc gia Mĩ Lawrence Berkeley tại California. “Giống như các loài cây khác, các giống cam chanh dại được tái tạo khi phấn hoa của ‘cha’ kết hợp với ‘nhụy’ của ‘mẹ’, trong hạt giống có sự trộn lẫn các gene từ cả hai bậc ‘cha mẹ’ này. Chúng tôi tìm thấy một loài phụ của giống quýt dại từ Mang Sơn ở Nam Trung Quốc khi hạt giống bao gồm một bản sao DNA của ‘mẹ’ mà không có bất kỳ thông tin nào về ‘cha’. Vì vậy hạt giống này lớn lên thành một dạng nhân bản vô tính từ cây mẹ”. 

Ở Okinawa, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm rất cẩn thận một loại cam chanh lạ giống shiikuwasha thường kết trái với những quả nhỏ, chua và từng bị những người nông dân địa phương ghét bỏ do không có giá trị thương mại cao. Thật ngạc nhiên là họ tìm thấy loài cam chanh lạ này tái hiện một loài chưa được miêu tả trước đây, vốn được đặt tên là quýt Ryukyu hoặc được biết đến với tên khoa học là Citrus ryukyuensis. Trái ngược với loài shiikuwasha nổi tiếng, vốn được nhân giống  vô tính (giống loài phụ ở Mang Sơn), loài mới luôn luôn được nhân giống bằng thụ phấn.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tất cả các cây shiikuwasha đều được lai theo một cách đặc biệt – một cha từ loài Ryukyuan địa phương và cây khác, từ châu Á. Thật đáng ngạc nhiên, tất cả các cây shiikuwasha đều có chung cha mẹ quýt châu Á đại lục, điều đó cho thấy các cây shiikuwasha đều có họ hàng với nhau.

Một bông hoa shiikuwasha ở Ōgimi, Okinawa. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra loài cây này là kết quả của sinh sản vô tính và lai. Nguồn: TSChikatoshi Sugimoto.

Họ kết luận là hàng chục nghìn năm trước, một loài cam quýt châu Á đã được vận chuyển tới vùng đất mà sau trở thành đảo Ryukyu, chưa rõ là do con người hay do phương pháp tự nhiên. Có sự kết hợp giữa chúng với loài chanh bản địa Ryukyu. Các nhà nghiên cứu truy dấu tổ tiên của loài quýt châu Á này tới Mang Sơn, nơi rõ ràng có sự thụ phấn để tạo ra những cây con cháu.

Dẫu vậy thì tất cả các giống shiikuwasha được tìm thấy ở chợ Okinawa ngày nay đều là hậu duệ của sự kết hợp ấy, rồi sinh sản vô tính, cho phép tạo ra các giống bền vững như shiikuwasha vàng để được nhân giống theo thế hệ.

Vậy các giống tachibana và các giống quýt Nam Á khác như thế nào?

“Chúng đều là giống lai”, tiến sĩ Chikatoshi Sugimoto, postdoct tại Bộ phận Di truyền phân tử OIST giải thích. “Giống tachibana dường như có họ hàng với loài Ryukyu mới được phát hiện và một giống quýt khác từ Trung Quốc nhưng nơi chúng bắt đầu xuất hiện có lẽ là nơi mà nay là Nhật Bản”.

Một khi thấy các mẫu hình di truyền trong shiikuwasha và tachibana, các nhà nghiên cứu cũng ghi nhận những loài cùng họ bao gồm những loài Ryukyuan truyền thống – oto, kabuchii, tarogayo, và những loài không biết tên khác. Họ này, vốn được các nhà nghiên cứu gọi là ‘yukunibu’ (các loại chanh có vị chua gắt gọi theo tiếng Okinawa bản địa), vốn xuất hiện muộn hơn cả shiikuwasha và tachibana. Nó xuất hiện khi loài kunenbo nổi tiếng – cũng là cha của quýt satsuma – lai giống với quýt Ryukyu bản địa. Kunenbo được mang đến Okinawa từ Đông Dương khoảng 4 đến 500 năm trước theo đường biển. Giống như các cặp cha mẹ của shiikuwasha và tachibana, nó cũng có khả năng tự nhân bản vô tính.

“Thật thú vị để tìm từng mảnh ghép của câu chuyện về sự đa dạng của quýt và mối liên hệ của nó với địa sinh học của vùng”, giáo sư Dan Rokhsar tại Bộ phận Di truyền phân tử OIST nói. “Nó cũng có giá trị thương mại: kiểu lai nào có thể? chúng ta có thể tạo ra những giống lai mới có khả năng chống chịu với bệnh dịch hay hạn hán không? hay có những đặc tính mong muốn khác không? Bằng việc nhìn vào quá khứ, chúng ta có thể tạo ra tất cả những điều có thể cho tương lai”.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2021-07-juicy-favorite-okinawan-fruit-revealed.html

https://www.earth.com/news/history-of-okinawan-mandarin-discovered/

—–

1. https://www.nature.com/articles/s41467-021-24653-0