Trích báo cáo trình bày tại Hội nghị Quốc tế Di truyền Cây lúa lần thứ 6 tại Philippines

Jeff Bennetzen thuộc ĐH Georgia, Hoa Kỳ trình bày: Sự tiến hoá của O. sativa: Xác định di truyền thông qua hiện tượng trao đổi vật chất di truyền. Lúa hoang Oryza rufipogon phân bố rộng khắp Châu Á là một ví dụ. Tiến hoá bắt nguồn từ quần thể tổ tiên biểu hiện ra sự đa dạng về kiểu hình và kiến trúc trên quần thể lúa trồng O. sativa. Sử dụng công cụ “44K SNP chip” để xác định những gen được thuần hoá, nhóm tác giả này đã theo dõi được dấu vết của lịch sử tiến hoá các alen.

Susan McCouch thuộc ĐH Cornell, Hoa Kỳ đã phân lập được (từ 234 giống lúa bản địa, với 169 SSRs) hai nhóm bộ gen của chloroplast (indica và japonica); đọc lại trình tự (resequencing) 25 genomes bao gồm loại hình aus, indica, japonica nhiệt đới và japonica ôn đới, O. rufipogon, loại hình lúa thơm. Gen đảo đoạn hoặc chèn đoạn Rc trên nhiễm sắc thể số 7 là nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa indica và japonica.

Olivier Panaud thuộc ĐH Perpignan Via Domitia, Pháp, trình bày phương pháp “resequencing” chất lượng cao đối với bộ gen cây lúa, nhằm tìm hiểu động thái “TE-related genome” trong các loài thân thảo. Các nguyên tố TE (transposable elements) (TEs), được tìm ra bởi B. McClintock trong nhiều thập niên trước, di động được trong nhiều bộ gen của sinh vật eukaryote. TEs có thể có tác động ý nghĩa đến cấu trúc và chức năng của bộ gen động và thực vật. trong hầu hết trường hợp, người ta chỉ biết rất ít họ TE trong hàng trăm họ của một loài nào đó. Nhóm tác giả này đã thực hiện một cuộc điều tra đầu tiên về tình trạng gen di động như vậy bằng kỹ thuật “deep sequencing”. Phương pháp “re-sequencing” bộ gen cây lúa cho phép họ tìm ra hơn 90 đột biến do hoạt động các nguyên tố chuyển vị TEs trong cả hai: lớp I và lớp II. Họ xác định được hoạt động của 5 nguyên tố, thí dụ như “retrotransposon Tos17” và “MITE mPing”. Chiến lược “resequencing” được hội nghị nhắc đi nhắc lại nhiều lần trong các báo cáo của nhiều diễn giả để nghiên cứu động thái của genome thuộc các loài, đặc biệt phản ứng với stress sinh học hoặc phi sinh học.

Bin Han và ctv. thuộc ĐH Thượng Hải, Trung Quốc tập trung chủ đề về phương pháp sequencing thế hệ mới để khám phá đa dạng của bộ gen cây lúa. Muốn biết sâu hơn về biến dị trong loài nhằm khai thác trong cải tiến giống lúa, người ta phải tiếp cận với “comparative genomics”. Sáu mẫu giống bao gồm 4 loại hình indica, 1 japonica và 1 O. rufipogen, được đọc trình tự với mức độ bao phủ cao sử dụng “sequencing thế hệ mới”. Hơn 2 triệu SNPs được phân lập. Trong đó, khoảng 86.000 SNPs nằm trong vùng mang mật mã, tỷ lệ dị biệt : đồng nhất SNPs là 1:1 trên toàn bộ genome. Khoảng 2,7% số gen bị thay đổi đột ngột bởi SNPs này tại những codon của dây đối mã. Mật độ SNP trong các mẫu giống lúa indica đạt 1 SNP/kb, và mật độ SNP giữa O. sativa với loài hoang dại của nó O. rufipogen là 1,5 SNPs/kb. Có khoảng ~655.000 InDels giữa indica và japonica, ~420.000 giữa japonica và lúa hoang, ~55.000 InDels trong mẫu giống japonica. Như vậy, 66% gen được khám phá, phân lập được 4.075 vùng phiên mã mới, và đọc xong chuỗi trình tự của 2.000 giống lúa bản địa.

Dao-Xiu Zhou và ctv. thuộc ĐH Nông Nghiệp Huazhong, Wuhan, Trung Quốc, nghiên cứu sự cải biên histone trong di truyền biểu sinh (epigenetics) cây lúa trên hiện tượng methyl hoá histone lysine. Hiện tượng methyl hoá histon được xem như không có tính chất đảo ngược cho đến khi người ta phát hiện ra các enzyme: histone demethylases. Chúng đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong tái lập trình sự thể hiện gen trong giai đoạn cây phát triển. Gen mã hoá HMT và HDM có chức năng trong diand trimethylation và demethylation đối với histone H3 lysine 9 (H3K9). Methyl hoá DNA cũng bị ảnh hưởng bởi những retroelements này. Sự bất hoạt của histone H3K9 deacetylase (OsSRT1) làm khởi động các transposons. Do đó, chính sự cải biên của  histone có vai trò đầu tiên trong ức chế transposon của cây lúa.

Darshan S. Brar  thuộc IRRI báo cáo về lúa hoang như nguồn tài nguyên di truyền quý giá cho nhà chọn giống và cho nghiên cứu bộ gen đầy đủ của cây lúa. Chi Oryza có 22 loài hoang dại (2n=24, 48) đặc trưng cho 10 genomes. Những loài hoang dại này là nguồn donor của tính kháng các stress sinh học và stress phi sinh học, bao gồm gen bất dục đực tế bào chất CMS và gen cho năng suất cao. Dòng dẫn suất AILs (alien introgression lines) từ lúa hoang phục vụ hữu hiệu cho cải tiến tính kháng bệnh bạc lá, đạo ôn và rầy nâu. Các gen Bph10, Bph18, Pi9, Pi40, Xa21 bao gồm QTLs du nhập từ loài hoang dại vào loài trồng trọt đã được đánh dấu ở mức độ phân tử. Thư viện BAC đại diện cho 10 loại hình genome đã được hình thành. LTR retrotransposons được xem như lớp  tiên phong của các yếu tố lập lại. Thư viện này cung cấp cái nhìn mới về biến động transposon (20-27,000 copies) tạo ra biến dị gấp 3 lần so với kích thước bộ gen và tổ chức này cho thấy chúng tập trung tại xung quanh tâm động với các nguyên tố lập lại. ĐH Cornell đã nghiên cứu QTL qui định năng suất trên O. rufipogon và phân lập gen kiểm soát sự bắt cặp đồng dạng (homoeologous pairing) để du nhập gen từ loài hoang dại có khoảng cách di truyền rất xa với loài trồng trọt. BAC libraries và CSSL là nguồn tài nguyên di truyền quan trọng cho nghiên cứu functional genomics, lập bản đồ, và dòng hoá các gen quan trọng về nông học/ những QTLs có trong 22 loài hoang dại Oryza.