Cải tiến giống cà chua mang toàn bộ vật chất di truyền của cả hai bố mẹ trong quần thể con lai

 Cải tiến giống cà chua mang toàn bộ vật chất di truyền  của cả hai bố mẹ trong quần thể con lai

Nguồn: Charles J. Underwood. 2024. Mitosis instead of Meiosis - Researchers breed tomato plants that contain the complete genetic material of both parent plants. Max Planck Institute for Plant Breeding Research, May 2024.

 

Trái cà chua có được bởi giống cà chua tứ bội thể (với 48 nhiễm sắc thể) kết quả do lai giữa hai dòng cà chua khác nhau MiMe.  © Yazhong Wang

 

Hai lai, kết hợp giữa bố mẹ khác nhau có tính trạng nông học rất riêng, là sự kiện phổ biến trong nông nghiệp, chúng tạo ra mùa vụ bội thu, năng suất cao và đã được nông dân chấp nhận trong hàng trăm năm nay. Hiệu suất tăng lên của giống lai F1 được gọi là “hybrid vigour” (cường lực lai), hoặc heterosis, đặc điểm này được quan sát ở nhiều loài cây trồng (hay loài động vật). Tuy nhiên, ảnh hưởng ưu thế lai không duy trì được ở thế hệ con lai sau đó bởi sự phân lý của các thông tin di truyền. Do vậy, hạt lai mới phải được sản xuất hàng năm, tốn kém công sức và thời gian, không áp dụng hết cho các loài cây trồng. Cho nên, làm thế nào những đặc điểm có lợi có thể duy trì, mã hóa của các gen trong cây hybrid, được truyền lại cho thế hệ sau sau như thế nào?

 

Chung nhất là, vật liệu di truyền tải qua quá trình thay đổi trạng thái khi giảm phân (meiosis) – phân chia tế bào cần thiết xảy ra của sinh vật sinh sản hữu tính. Sự xáo trộn này (reshuffling) bởi phân lý ngẫu nhiên của nhiễm sắc thể và  tái tổ hợp nguyên phân (meiotic recombination), điều này quan trọng trong  tạo ra các cấu hình di truyền mới, có lợi trong quần thể tự nhiên và trong quá trình tuyển chọn cá thể con lai. Tuy vậy, trong cải tiến giống, một khi có sự kết hợp tuyệt vời, nhà chọn giống muốn giữ lại, không làm mất nó, thông qua xáo trộn các gen một lần nữa. Có một hệ thống mà người ta bỏ qua giảm phân, muốn đạt được trong tế bào giao tử đực, cái mà sự kiến ấy giống hệt cơ bản di truyền của bố và mẹ; để phục vụ cho nhiều ứng dụng sau đó. Nghiên cứu này, Underwood và cộng sự của ông xây dựng một hệ thống, trong đó, người ta thay thế meiosis bằng mitosis, một phân bào giản đơn, trong loài cây trồng làm rau xanh phổ biến nhất, giống cá chua đang trồng. Cái gọi là MiMe system (viết tắt từ Mitosis instead of Meiosis) sự phân bào bắt chước mitosis, do vậy, bỏ qua được tái tổ hợp và phân ly, rồi sinh ra sex cells (gioao tử đực và cái) chúng là những clones chính xác của bố mẹ. Khái niện “MiMe system” đã và đang được đề xuấ bởi Raphael Mercier, Viện Trưởng, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, chuyên về Arabidopsis và lúa. Đột phá của nghiên cứu mới này là lần đầu tiên cho các nhà nghiên cứu khai thác tế bào sinh dục vô tính trong kỹ thuật di truyền thông qua tiến trình mà người ta gọi với thuật ngữ “polyploid genome design” (thiết kế hệ gen đa bội).

 

Xem https://www.mpg.de/21914270/0513-zuch-pr-underwood-2024-en-151220-x