Năng suất giống lúa được quyết định nhiều bởi cao cây, số lượng chồi và hình dạng bông lúa (gồm số lượng hạt, kích cở hạt, kích cở bông lúa, và nhánh trên bông lúa). Trong nhiều năm qua, nhiều gen được nhận dạng cho việc quy định đặc tính bông lúa, và hầu hết gen là các yếu tố phiên mã hoặc yếu tố điều hòa phiên mã. Gần đây nhất, một nhóm nhà khoa học ở Trường đại học Nông nghiệp Trung Quốc đã có phát hiện mới liên quan đến gen RGN1 có vai trò trong việc kiểm soát số lượng hạt và hình dạng bông lúa. Công trình nghiên cứu vừa được đăng trên tạp chí uy tín Plant Biotechnology Journal vào đầu năm 2022.

Nguồn: hình ảnh từ bài báo của Li và cộng sự đăng trên tạp chí Plant Biotechnology Journal. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13702. a-c) hình dạng cây, bông và nhánh sơ cấp, d-f) hình dạng cây, bông lúa, nhánh sơ cấp từ con lai NIL-RGN1 và NIL-rgn1.

Nghiên cứu bắt đầu từ công việc trước đó của chính nhóm tác giả trong việc sàng lọc quỹ gen lúa để khai thác và khảo sát cơ chế điều hòa hình dạng bông lúa. Qua sàng lọc, giống lúa BS208 có hình dạng bông lúa rất khác lạ với số lượng hạt trên nhánh thứ cấp rất ít. Để hiểu rõ hơn về cơ chế di truyền tạo ra sự khác biệt này, giống lúa BS208 được lai tạo với giống lúa indica Teqing. Quần thể F2 phân ly 338 bình thường:117 bất thường, có tính chất phân ly ở một locus gen với tên gọi mới RGN1. Thông qua việc đánh giá dòng NIL cho thấy RGN1 qui định hình dạng bông lúa và sự hình thành hạt trên nhánh sơ cấp.

Nhóm tác giả đã sử dụng kỹ thuật map-based cloning (kỹ thuật để xác định vị trí của gen trên nhiễm sắc thể) và nhận dạng một yếu tố phiên mã R2R3 MYB điều hòa số lượng hạt (RGN1) kiểm soát số lượng hạt và hình dạng bông lúa. Đột biến RGN1 thì không có hạt trên nhánh thứ cấp. RGN1 kiểm soát sự hình thành hạt bằng việc điều hòa sự biểu hiện LONELY GUY (LOG) (gen mã hõa enzyme kích hoạt sinh tổng hợp cytokinin được báo cáo trước đó năm 2007), vì vậy tạo ra sự kiểm soát số lượng hạt và hình dạng bông lúa. Việc nhận dạng RGN1 sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết để hiểu rõ hơn về cơ chế phân tử kiểm soát sự hình thành hạt lúa và RGN1 là nguồn gen quan trọng trong công tác chọn giống sử dụng chỉ thị phân tử để gia tăng năng suất lúa.

Nguồn: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13702

Tài liệu tham khảo: Gangling Li, Bingxia Xu, Yanpei Zhang, Yawen Xu, Najeeb Ullah Khan, Jianyin Xie, Xingming Sun, Haifeng Guo, Zhenyuan Wu, Xueqiang Wang, Hongliang Zhang, Jinjie Li, Jianlong Xu, Wensheng Wang, Zhanying Zhang, Zichao Li. RGN1 controls grain number and shapes panicle architecture in rice. Plant Biotechnology Journal, 20, 158-167 (2022).