Tiết lộ quá khứ di truyền của lúa mì để chuyển đổi tương lai của nó

Một nhóm nghiên cứu quốc tế từ Australia và Trung Quốc đã khám phá ra thông tin về gene và hệ gene vô cùng giá trị trong một dự án giải trình tự hệ gene lúa mì toàn diện nhất thế giới từ trước đến nay.

Nghiên cứu này, được xuất bản trên Nature, trả lời những câu hỏi quan trọng về sự tiến hóa của lúa mì và đề xuất một cơ sở để những tham chiếu hệ gene tương lai cũng như các chương trình nhân giống lúa mì toàn cầu.

Do các nhà khoa học từ Trung tâm Vụ mùa và đổi mới sáng tạo thực phẩm (CCFI) tại trường đại học Murdoch, Viện Hàn lâm Khoa học nông nghiệp Trung Quốc (CAAS) và Trường đại học Nông nghiệp Trung Quốc (CAU) dẫn dắt, dự án kéo dài trong vòng bốn năm đã thu được 17 hệ gene tham chiếu của lúa mì, dẫn đến việc nhận diện được 250.000 biến thể cấu trúc được xác định là do thích ứng với môi trường, kháng bệnh và sở thích ăn kiêng.

Nghiên cứu toàn diện này, bốn là các giống lúa mì mang tính đại diện trong vòng 70 năm qua, đã đưa ra một phạm vi nhìn thấu sự ảnh hưởng của thói quen ẩm thực và văn hóa của lúa mì đến những hiểu biết mới về hệ gene lúa mì và cách nó tiến hóa từ mùa xuân để kết hạt vào mùa đông.

Quan trọng hơn, các nhà khoa học đã chỉ ra những gene phản hồi với việc kháng bệnh dịch mới và thích ứng với môi trường, đưa ra những thông tin quan trọng sẽ giúp cho các chương trình nhân giống phù hợp với tương lai.

Trong một thông cáo báo chí, đồng dẫn dắt nghiên cứu và là giám đốc của CCFI, giáo sư Rajeev Varshney, nói, “Công trình này, vốn là kết quả của dự án chi tiết bậc nhất về thông tin di truyền và hệ gene lúa mì nhất từ trước đến nay, đưa ra những cái nhìn thấu suốt về nguồn gốc lúa mì, sự tiến hóa của nó và ảnh hưởng của nó lên văn hóa loài người.

“Ví dụ, chúng tôi đã biết được là lúa mì tiến hóa từ một loài tăng trưởng hoàn toàn về mùa xuân thành một loài có thể vượt qua cả mùa đông, góp phần trả lời cho một câu hỏi vốn làm băn khoăn các nhà khoa học tiến hóa trong nhiều năm. Từ phát hiện của chúng tôi, chúng tôi có thể suy ra là sự dịch chuyển này gần gũi với biến đổi khí hậu diễn ra trong vòng 100 năm qua.

“Chúng tôi đã chứng tỏ một vùng gene từng được coi là một ‘vùng chết’ trên thực tế lại đóng vai trò quan trọng trong những khác biệt về giống. Nghiên cứu của chúng tôi đã tìm thấy sự tích tụ của các biến thể về cấu trúc trong vùng gần gốc của đoạn trung tâm đã làm giảm một cách đáng kể số lượng các tái tổ hợp chéo giữa các giống, vốn là yếu tố sẽ giúp gia tốc sự tích hợp các gene chất lượng cao trong khắp vùng trung tâm”.

Giáo sư Xue Yong Zhang, đồng dẫn dắt nghiên cứu từ CAAS nói, “Một cái nhìn mới hấp dẫn khác từ nghiên cứu hợp tác này là cách các gene phản hồi với độ cứng của lúa mì đã ảnh hưởng trực tiếp từ thói quen ẩm thực và văn hóa ở Trung Quốc, cũng như các sở thích và thực hành ẩm thực”.

Giáo sư Varshney cho biết thêm, “Những gì thực sự nổi bật trong dự án như một nguồn thông tin hữu ích – cụ thể với ngành công nghiệp lúa mì Australia – là nhiễm sắc thể 1RS chromosome. Nhiễm sắc thể này chứa những gene quan trọng cho kháng sâu bệnh như bệnh héo rũ mốc trắng là do phải trải qua một quá trình tiến hóa nhanh và hiểu biết biết về sự thay đổi mang tính động lực này sẽ rất quan trọng trong việc tạo ra những giống mới có thể chống chịu tốt hơn với những loại bệnh mang tính tàn phá lớn như vậy”.

Phó hiệu trưởng phụ trách nghiên cứu và đổi mới sáng tạo của trường đại học Murdoch, giáo sư Peter Eastwood nói, “Chúng tôi rấy tự hào khi các nhà khoa học của trường đóng một vai trò quan trọng trong phát triển nguồn thông tin di truyền rộng lớn bậc nhất của lúa mì. Với tập hợp 17 genome tham chiếu và nhận diện được 250.000 biến thể cấu trúc, nghiên cứu này tiến xa trên con đường hiểu tốt hơn những giống lúa mì có thể kháng sâu bệnh trong khi vẫn có thể hỗ trợ những nỗ lực đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu”.

Giám đốc Viện nghiên cứu Tương lai thực phẩm của trường đại học Murdoch, giáo sư Peter Davies cũng đánh giá cao tầm quan trọng của dự án nghiên cứu này khi cho rằng, “Nghiên cứu tốt phụ thuộc vào những hiểu biết về quá khứ để định hình tương lai, và nghiên cứu này sẽ tiếp tục khởi hành trên con đường tương lai của một trong những phẩm vật quan trọng bậc nhất thế giới. Chúc mừng giáo sư Varshney và các nhà nghiên cứu khác về phần lịch sử của nghiên cứu này, không nghi ngờ gì nữa sẽ trở thành một công cụ tham chiếu quan trọng để nhân giống lúa mì và các mùa vụ khác để có thể thích ứng với khí hậu đang thay đổi của chúng ta”.

Vũ Anh dịch từ Murdoch University

Nguồn: https://www.murdoch.edu.au/news/articles/unravelling-wheat-s-genetic-past-to-transform-its-future