Nghiên cứu về bộ gen rau cải mở ra tiềm năng chọn tạo mới

Các nhà khoa học sử dụng công nghệ gen để hiểu sâu hơn về sự tiến hóa của chi họ cây rau cải, mở đường cho năng suất và chống chịu khí hậu tốt hơn.

Dù các giống loài họ rau cải có hình dạng khác nhau nhưng tất cả đều có quan hệ họ hàng rất chặt chẽ với nhau. Ảnh: Pixabay

Nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học York (vương quốc Anh) đã cung cấp thêm một công cụ mới được cho là sẽ hỗ trợ sự phát triển của các giống rau cải mới, từ một nhóm của chi họ loại rau đã được trồng từ hàng nghìn năm này.

Theo đó, các nhà khoa học đã đạt được bước tiến mới trong việc tạo lập nền móng thích ứng để mô tả nội dung và trật tự gen trên tất cả các giống loài rau cải hiện tại (Brassica). Nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí Nature Plants.

Tác giả chính của báo cáo, giáo sư Ian Bancroft, chủ trì nghiên cứu bộ gen thực vật tại khoa Sinh học cho biết: "Nghiên cứu đã giúp chúng tôi hiểu được quỹ đạo mà các bộ gen tiến hóa ở chi họ cải để làm cơ sở nghiên cứu tiếp những điều mới mẻ này, chẳng hạn như làm sao để đẩy nhanh quá trình trao đổi các gen có lợi giữa các loài Brassica".

Các loại rau thuộc họ cải, bao gồm bông cải xanh, cải bắp, cải xoăn, cải chíp và cải củ, cũng như các loại cây trồng có dầu họ cải như cải dầu và cải mù tạt (black mustard). Chúng đều thuộc nhóm sáu loài cùng chia sẻ sự kết hợp khác nhau của ba bộ gen riêng biệt. Bộ gen xác định tất cả các đặc điểm của mọi cơ thể sống.

Giáo sư Bancroft nói thêm: "Lần đầu tiên chúng tôi báo cáo bộ gen hoàn chỉnh về  một bộ gen được tổng hợp từ nhiều loài khác nhau cùng xuất hiện. Điều này cho phép chúng tôi xác định một hệ thống tên và thuật ngữ mới cho các gen của thực vật họ cải và cung cấp một ví dụ cho các nhóm loài khác, trong đó bộ gen được chia sẻ chẳng hạn như lúa mì”.

"Chúng tôi cũng sử dụng nguồn tài nguyên mới này để nghiên cứu, phân lập gen đơn lẻ, ví dụ về việc thu giữ các đoạn gen từ các loài có liên quan như là kết quả của các phép lai di truyền phổ rộng. Đây là một cách tiếp cận truyền thống để mở rộng đa dạng di truyền trong các loài cây trồng", chủ trì nghiên cứu cho biết.

Chín loài rau họ cải (Brassica rapa) đã được thuần hóa và lai tạo thành các loại rau khác nhau. Ảnh: Alex McAlvay

Phát hiện này được coi là đã “bóc gỡ mớ rối rắm thuần hóa phức tạp” ở loài thực vật này, có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa nói chung. Ngoài ra, nó cũng có thể cung cấp thông tin để bảo tồn các nguồn gen quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và các loài gây hại mới đe dọa cây trồng.

Trước đó, các nhà khoa học thuộc Đại học Wisconsin (Mỹ) cũng công bố nghiên cứu lần đầu tiên thuần hóa thành công cải củ, sau đó lai tạo thành cải chíp và các loại rau khác, bằng cách giải mã DNA của hơn 400 giống khác nhau của chi họ Brassica từ khắp nơi trên thế giới.

Trong báo cáo đăng tải trên tạp chí Molecular Biology & Evolution ngày 30/4/2021, giáo sư thực vật học Madison và các cộng sự cho biết, con người đã thuần hóa cải củ ở khu vực cao nguyên Hindu Kush, gần Afghanistan ngày nay từ cách đây 3.500 đến 6.000 năm, trước khi phát tán chúng theo hướng đông và tây rồi nhân giống chúng thành các loại rau họ cải.

Đồng tác giả Emshwiller nói: “Chúng tôi đưa đến thông tin này nhằm mục đích bảo tồn những họ hàng hoang dã đó, để chúng không bị biến mất trong quá trình môi trường sống bị suy thoái hay biến mất. Thực vật hoang dã có thể mang lại những đặc điểm có giá trị khi đem lai tạo với cây trồng, chúng thường mất đi tính chống chịu trong quá trình thuần hóa”.

Emshwiller cho biết thêm: "Và thuần hóa là một cách tốt để nghiên cứu sự tiến hóa nói chung. Một khi chúng ta hiểu được cách cây trồng phát triển dưới tác động của con người, điều đó có thể giúp chúng ta ngoại suy cách mà cây hoang dã có thể phát triển dưới nhiều hình thức chọn lọc khác nhau".

Kim Long

(phys.org)