Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 đối với gen mã hóa starch branching enzyme, SBE2 của hệ gen cây khoai tây, tăng cường hàm lượng tinh bột kháng có lợi cho sức khỏe

 Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 đối với gen mã hóa starch branching enzyme, SBE2 của hệ gen cây khoai tây, tăng cường hàm lượng tinh bột kháng có lợi cho sức khỏe

Nguồn: Sudha Batta, Sundaresha Siddappa, Neha Sharma, Rajender Singh, Reena Gupta, Dinesh Kumar, Brajesh Singh, Ajay Kumar Thakur. 2025. CRISPR-Cas9 mediated editing of starch branching enzyme, SBE2 gene in potato for enhanced resistant starch for health benefits. Genome Editing; Volume 7 - 2025 – (26 November 2025)

Khoai tây là loài cây trồng sinh sản vô tính rất quan trọng, củ khoai tây rất giàu tinh bột kháng. Giống khoai tây có hàm lượng amylose cao chức nhiều tinh bột kháng cung cấp cho người tiêu dùng những lựa chọn lành mạnh hơn. Tuy nhiên, hàm lượng tinh bột kháng này khá thấp trong hầu hết giống khoai tây đang trồng. Trong nghiên cứu, người ta dùng phương pháp đột biến có chủ đích của gen starch branching enzyme2 (SBE2.1 & SBE2.2 isoforms) xử lý các giống khoai tây đang trồng thương mại, giống Kufri Chipsona-I nhờ chỉnh sửa gen theo hệ thống CRISPR-Cas9 để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao. SBE2 là một trong những enzymes chủ chốt trong phản ứng sinh tổng hợp amylopectin, một hợp phần của tinh bột. Hai gen đồng phân, SBE2.1 & SBE2.2, được xử lý đột biến qua hệ thống CRISPR-Cas9 của công nghệ genome editing. Sau khi chuyển nạp gen gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium-mediated, người ta thu được 50 dòng khoai tây chuyển nạp gen đột biến có chủ đích; chúng được nuôi cấy trên môi trường có thuốc cỏ Basta để sàng lọc, hơn 70% cá thể  là phản ứng dương tính với gen bar và gen Cas9. Sáu dòng đột biến, viz. K301, K302, K303, K304, K305, K306, dẫn xuất từ cây sự kiện khác nhau, biểu thị mất đoạn (deletions) và thay đoạn (substitutions) tại các exons đích. Chỉnh sử nhờ CRISPR-Cas9 dòng khoai tây K304 biểu thị cả đột biến “insertion–deletion” (InDel) và đột biến “substitution” của 3 thuộc 4 đích đến thông qua cả hai gen này (SBE2.1 & SBE2.2), do đó, người ta xác định được dòng khoai tây chỉnh sửa gen hiệu quả nhất. Củ khoai tây được thu hoạch của giống đột biến SBE2.1 & SBE2.2 là K304 cho thấy hàm lượng amylose cao nhất (95,91%); hàm lượng tinh bột kháng đạt 8,69 g/100 g. Đánh giá tinh bột bằng X-ray crystallography (XRD) minh chứng một chỉ số thay đổi có tên “crystallinity index” (viết tắt CI%) trong 6 cây sự kiện đột biến so với WT. Hơn nữa, kết quả nghiên cứu ¹H-NMR cho thấy một suy giảm đáng kể của sự vương dài nhánh amylopectin, do đó, mức độ phân nhánh thấp trong khoảng  1,15%–3,66% của dòng đột biến, tương đối giống wild type (5,46%). Kết quả chứng minh sự hữu hiệu của đột biến bằng CRISPR-Cas9 đối với gen quy định tính trạng tinh bột để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao, với tinh bột kháng cao phục vụ sức khỏe cộng đồng người tiêu dùng khoai tây.

Xem https://www.frontiersin.org/journals/genome-editing/articles/10.3389/fgeed.2025.1686412/full

Nghiên cứu OMICS tích hợp và làm rõ chức năng của gen StGDPD1 cây khoai tây – một regulator trung tâm của tính trạng chịu mặn

 Nghiên cứu OMICS tích hợp và làm rõ chức năng của gen StGDPD1 cây khoai tây – một regulator trung tâm của tính trạng chịu mặn 

Nguồn: Han Xue, Yang Ruijie, Zhang Wenjing, Liu Jidong, Du Xinyue, Zhang Lili & Shi Ying. 2026. Integrated omics and functional validation identify StGDPD1 as a central regulator of salt stress tolerance in potato. Theoretical and Applied Genetics; January 12 2026; vol. 139; article 33

Đất nhiễm mặn đang đặt ra cho chúng ta nguy cơ lớn cho năng suất cây trồng toàn cầu, đặc biệt là nhóm cây trồng nhạy cảm với mặn như khoai tây (Solanum tuberosum L.). Tuy nhiên, cơ chế di truyền và biến dưỡng của khoai tây đối với tính chống chịu mặn vẫn còn được biết rất ít. Ở đây, tác giả tiến hành thực hiện việc sàng lọc thủy canh 10 giống khoai tây trong điều kiện xử lý NaCl và xác định được giống Dongnong 303 (DN303) là giống khoai tây chịu mặn tốt. Kết quả phân tích sinh lý cho thấy giống DN303 duy trì được sự tẳng trưởng của rễ và biểu hiện hoạt tính antioxidant gia tăng và tích tụ chất bảo vệ tính thẩm thấu trong điều kiện xử lý mặn. Tích hợp kết quả phổ biểu hiện transcriptomic và metabolomic cho thấy biến dưỡng glycerophospholipid, carbohydrate và sự điều tiết redox là trung tâm của phản ứng mặn của giống khoai tây DN303. Chú ý, gen StGDPD1 mã hóa glycerophosphodiester phosphodiesterase, điều tiết theo kiểu up rất mạnh mẽ trong điều kiện xử lý mặn, kết quả gắn liền với sự tăng lên của hàm lượng glycerol-3-phosphate (G3P), một cơ chất biến dưỡng có trong lập trình màng lipid và điều tiết thẩm thấu. Nghiên cứu chức năng gen cho thấy sự biểu hiện mạnh mẽ gen StGDPD1 làm tăng kết quả chịu mặn, trong khi, dòng khoai tây đột biết knockout nhờ CRISPR-Cas9 rất nhạy cảm với stress mặn, giảm hàm lượng G3P và chức năng bảo vệ antioxidant kém đi. Kết quả xác định StGDPD1 là một regulator chủ chốt của tính trạng chịu mặn của cây khoai tây và nhấn mạnh rõ tầm quan trọng của lộ trình biến dưỡng lipid giúp cây thích nghi với stress phi sinh học. Kết quả cung cấp nền tảng kiến thức động học và gen ứng cử viên phục vụ cải tiến giống khoai tây cao sản chịu mặn.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05131-3

Gen IbMYB1-4 điều tiết tích cực tính trạng thân tím của khoai lang và ảnh hưởng đến màu sắc lá thông qua hiệu ứng về lượng của sự kiện biểu hiện gen

 Gen IbMYB1-4 điều tiết tích cực tính trạng thân tím của khoai lang và ảnh hưởng đến màu sắc lá thông qua hiệu ứng về lượng của sự kiện biểu hiện gen

Nguồn: Fang Dong, Yanlan Huang, Wen Dong, Ya Zhang, Shidong Kang, Wei Xiang, Jiawen Yao, Yangcang Gong, Chaofan Zhang, Qiang Li & Daowei Zhang. 2026. IbMYB1-4 positively regulates purple stem and influences leaf color via dosage effect of gene expression in sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.).TAG; January 19 2026; vol. 139; article 40

 Trong cây khoai lang, biến dị di truyền số lượng của sắc tố anthocyanin cho ra một phổ biểu hiện màu liên tục (continuous color spectrum) là nền tảng của khoai lang kiểng (trang trí) và chất lượng dinh dưỡng. Dù ho nhiều nghiên cứu trước đây xác định được biểu hiện của gen IbMYB1 là cần thiết cho sắc tố màu tím trong ngân hàng giống bố mẹ, nhưng gen này có trong rất nhiều bản sao chép với genome đa bội thể, dẫn đến sự phúc tạp về di truyền mà chưa ai hiểu hết được cho đến giờ. Các tác giả đã tìm thấy genome lục bột thể của cây khoai lang có ít nhất 5 bảo sao chép của gen IbMYB1, ký hiệu là IbMYB1-1, IbMYB1-2a/b, IbMYB1-3 và IbMYB1-4. Dòng hóa trình tự gen, bổ sung transgene và kỹ thuật phân tích theo không gian với độ phân giải cao cho thấy rằng: gen chưa được định tính trước đây IbMYB1-4 là gen biểu hiện rất đặc biệt trong vỏ thân cây khoai lang và biểu bì mô lá, ở đó,  nó điều phối nhịp nhàng sự tích lũy có tính chất “differential” (khác biệt theo từng điều kiện) của những đồng phân kiểu monomers hàm lượng anthocyanin khác nhau, kết quả là, trong dây khoai lang thay đổi màu từ tím cho đến gần như màu đen. Kỹ thuật “Yeast one-hybrid screening” được kết hợp với kỹ thuật “dual-luciferase reporter assays” xác định được yếu tố phiên mã bHLH  (IbbHLH2) gắn kết với một motif G-box rất kinh điển trong promoter của gen IbMYB1-4, do vậy, làm tăng sự biểu hiện của gen IbMYB1-4. Quần thể con lai F1 nghịch đảo dẫn xuất từ tổ hợp lai giữa giống khoai ‘Purple_X20’ × ‘X99’  và ‘Black_leaf’ × ‘X99’ biểu hiện sự đồng phân ly rất nghiêm ngặt giữa gen IbMYB1-4 và locus đơn trội Purple (P) mà locus này liên kết với tính trạng màu tím trên thân. Hơn nữa, tính trạng lá có màu tím đen có thể đã và đang được điều tiết bởi một tương tác có tính chất độc lập về lượng giữa P locus và R locus giả định giống như có thể quy định cho sự biểu hiện khác biệt có điều kiện (differential expression) của gen IbMYB1-4. Như vậy, kết quả cung cấp cho chúng ta nguồn vật liệu di truyền mới phục vụ cải tiến giống khoai lang và phát triển được khung lý thuyết cho phát triển theo mục tiêu trong ngân hàng vật liệu giống khoai lang.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05082-9

Tính trạng kháng bệnh mốc sương ngoài đồng của khoai tây mang gen của loài Solanum americanum với thuật ngữ Rpi-amr3 và Rpi-amr1

 Tính trạng kháng bệnh mốc sương ngoài đồng của khoai tây mang gen của loài Solanum americanum với thuật ngữ Rpi-amr3 và Rpi-amr1

Nguồn: Svante Resjö Iqra, Nam P Kieu, Muhammad Awais Zahid, Marit Lenman, Björn Andersson

 & Erik Andreasson. 2025. Late blight field resistance in potatoes carrying Solanum americanum resistance genes (Rpi-amr3 and Rpi-amr1). GM Crops & Food; Pages 263-271; Published online: 23 Mar 2025

Khoai tây trồng (Solanum tuberosum L.) là loài cây trồng quan trọng trên thế giới, nhưng sản lượng bị ảnh hưởng cực trọng bởi bệnh mốc sương (late blight), do pathogen là  nấm Phytophthora infestans. Thiệt hại kinh tế của bệnh này rất lớn, những chiến lược quản lý bệnh hiện nay vẫn dựa chủ yếu vào thuốc trừ nấm, mà điều này đối diện với tăng cường hạn chế do luật lệ và môi trường. Để giải quyết thách thức này, giống khoai tây có gen kháng truyền từ loài khoai tây hoang dại là giải pháp đầy hứa hẹn. Người ta tiến hành đánh giá tính kháng ngoài đồng đối với bệnh mốc sương dòng khoai tây Maris Piper mang gen kháng từ loài hoang dại Solanum americanum, đó là gen Rpi-amr3 và Rpi-amr1 được theo dõi liên tục trong 3 năm (2018–2020) tại Thụy Điển.

Người ta bố trí các nghiệm thực trên đồng ruộng, dưới áp lực lây nhiễm bệnh tự nhiên để đánh giá tính kháng. Kết quả cho thấy các dòng transgenic kháng bệnh mốc sương được so sánh với đối chứng nhiễm. Tuy nhiên, triệu trứng nhiễm bệnh nhẹ được người ta quan sát trong các dòng con lai transgenic. Như vậy kết quả đã phác họa phần nào hiệu quả của tính kháng bệnh mốc sương từ S. americanum cung cấp nguồn gen kháng bệnh mạnh mẽ, nhấn mạnh tiềm năng của kết quả chồng gen kháng để duy trì tính hiệu quả ấy. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ cho sự phát triển giống khoai tây kháng bệnh như một giải pháp thay thế bễn vững của thuộc diệt nấm, tăng cường an toàn thực phẩm và nông nghiệp thân thiện với môi trường.

Xem https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21645698.2025.2479913?src=exp-la

Gen mã hóa sinh tổng hợp men acetolactate synthase của nấm Phytophthora infestans và tính kháng bệnh mốc sương khoai tây ngoài đồng

Gen  mã hóa sinh tổng hợp men acetolactate synthase của nấm Phytophthora infestans và tính kháng bệnh mốc sương khoai tây ngoài đồng

Nguồn: Nora Temme, Tobias Haehre, Clarissa Boyher, Lydia Hoppe, Colin Davenport, Zach Stumo, Kai Prenzler, Anja Maeser, Maike Pflugmacher, Kerstin Koch, Dietmar J Stahl. 2025. Host-induced gene silencing of the amino acid biosynthesis gene acetolactate synthase of Phytophthora infestans caused strong enhanced late blight resistance of potato in the field. Plant Biotechnol J.; 2025 May 9.  doi: 10.1111/pbi.70133.

Bệnh mốc sương khoai tây do nấm Phytophthora infestans là bệnh nghiêm trọng nhất trong sản xuất khoai tây. Tác giả trình bày hiệu quả của công nghệ di truyền HIGS (sự im lặng của gen do cây chủ gây ra) chống lại gen sinh tổng hợp amino acid của nấm gây bệnh để làm tăng tính kháng nấm oomycete xâm nhiễm vào cây trồng trên ruộng. Một “RNAi hairpin” được thiết kế chống lại gen ALS (acetolactate synthase) của nấm Phytophthora infestans được chuyển nạp vào khoai tây. Dòng khoai tây HIGS-ALS biểu hiện gen đích vô cùng hiệu quả làm câm gen của nấm thông qua xét nghiệm reporter gene có tên luciferase. Phân tử  siRNAs chuyển hóa từ cây chủ nhắm đích đến là gen ALS của oomycete được người ta tìm thấy nhờ giải trình tự small RNA. Biểu hiện gen ALS của nấm P. infestans giảm đi trong giai đoạn xâm niễm đầu tiên của dòng khoai tây HIGS-ALS, nhờ kết quả qRT-PCR.  Dòng khoai tây HIGS-ALS cho thấy có tính trạng kháng bệnh mốc sương tăng lên qua xét nghiệm lá. Sự im lặng gen ALS còn mang đến tính kháng bệnh mốc sương mạnh mẽ đối với dòng khoai tây HIGS trong nghiệm thức ở gần đồng ruộng châu Âu và nghiệm thức đồng ruộng ở Mỹ kháng lại mẫu phân lập nấm P. infestans của châu Âu và Mỹ, theo thứ tự. Kết quả cho thấy giá trị của công nghệ di truyền HIGS  nhằm phát triển tính kháng mới về số lượng của khoai tây chống lại nấm Phytophthora infestans.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40344624/

Bí mật bộ gen khoai tây châu Âu: Nhỏ nhưng khác biệt lớn

 Bí mật bộ gen khoai tây châu Âu: Nhỏ nhưng khác biệt lớn

Bùi Anh Xuân theo Viện Max Planck.

Các nhà nghiên cứu từ LMU và Viện Nghiên cứu Nhân giống Cây trồng Max Planck đã tái tạo bộ gen của mười giống khoai tây lịch sử và phát hiện rằng chúng đã bao phủ 85% tổng độ biến đổi của các giống khoai tây hiện đại ở châu Âu.

Khoai tây là nguồn thực phẩm quan trọng của hơn 1,3 tỷ người trên toàn thế giới. Mặc dù có vai trò lớn đối với an ninh lương thực toàn cầu, nhưng những tiến bộ trong nhân giống khoai tây vẫn còn tương đối hạn chế. Đáng chú ý, nhiều giống khoai tây phổ biến hiện nay đã được lai tạo từ hàng chục năm trước.

Nguyên nhân chính của sự chậm tiến này là do bộ gen phức tạp của khoai tây. Không giống như các loài thực vật thông thường có hai bộ gen, mỗi tế bào khoai tây chứa bốn bản sao của bộ gen, gây khó khăn cho các phương pháp lai tạo truyền thống.

Tuy nhiên, một bước đột phá quan trọng đã được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu do giáo sư Korbinian Schneeberger dẫn đầu tại Đại học Ludwig-Maximilians München (LMU) và Viện Nghiên cứu Nhân giống Cây trồng Max Planck. Theo công bố trên tạp chí Nature, nhóm nghiên cứu đã tái tạo thành công bộ gen của mười giống khoai tây lịch sử. Quan trọng hơn, họ đã sử dụng dữ liệu này để phát triển một phương pháp mới, giúp tái tạo bộ gen khoai tây nhanh hơn và hiệu quả hơn. Thành tựu này mở ra triển vọng lớn trong việc cải thiện giống khoai tây và nâng cao năng suất trồng trọt.

Trong một nghiên cứu hợp tác với Đại học Wageningen, Viện Di truyền Thực vật và Nghiên cứu Cây trồng Leibniz (IPK) và Đại học Jiaotong Tây An (Trung Quốc), nhóm nghiên cứu đã chọn các giống khoai tây lịch sử, một số đã được trồng từ thế kỷ 18.

Giáo sư Schneeberger chia sẻ: "Những giống khoai tây này có nguồn gốc từ thời kỳ đầu của các chương trình nhân giống châu Âu. Chúng tôi muốn đánh giá mức độ đa dạng di truyền của chúng để hiểu rõ hơn về tiềm năng di truyền của khoai tây hiện đại".

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng di truyền của khoai tây khá hạn chế. Chỉ với mười giống khoai tây lịch sử, các nhà khoa học đã bao phủ khoảng 85% tổng sự biến đổi di truyền của tất cả các giống khoai tây hiện đại ở châu Âu. Điều này cho thấy các giống khoai tây ngày nay phần lớn kế thừa nguồn gen từ một nhóm hạn chế các giống tổ tiên.

Phát hiện này mở ra hướng đi mới trong cải thiện nhân giống khoai tây, giúp các nhà nghiên cứu tìm kiếm phương pháp gia tăng sự đa dạng di truyền, nâng cao năng suất và khả năng thích nghi của cây trồng.

Hiệu ứng thắt cổ chai sau khi khoai tây được du nhập từ Nam Mỹ

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hiệu ứng thắt cổ chai đóng vai trò quan trọng trong sự hạn chế đa dạng di truyền của khoai tây. Khoai tây bắt đầu được du nhập từ Nam Mỹ vào thế kỷ 16, nhưng số lượng giống ban đầu rất ít và phần lớn không thể thích nghi với môi trường châu Âu.

Quá trình này đã thu hẹp nguồn gen và tình trạng càng trầm trọng hơn do ảnh hưởng của dịch bệnh. Một minh chứng điển hình là đại dịch bệnh mốc sương vào những năm 1840, khiến mùa màng thất bát và dẫn đến nạn đói thảm khốc, đặc biệt ở Ireland, nhưng cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhiều khu vực khác ở châu Âu.

Một phát hiện đáng ngạc nhiên từ nghiên cứu cho thấy sự khác biệt giữa các bản sao nhiễm sắc thể của khoai tây có thể rất lớn.

Giáo sư Schneeberger giải thích: "Do nguồn gen khoai tây khá hạn chế, số lượng nhiễm sắc thể khác nhau không nhiều. Tuy nhiên, khi có sự khác biệt, mức độ phân hóa của chúng vượt xa bất kỳ loài thực vật thuần hóa nào trước đây".

Điều thú vị là sự khác biệt này lớn gấp khoảng 20 lần so với ở con người. Theo các nhà khoa học, những khác biệt này xuất hiện từ trước khi khoai tây được đưa vào châu Âu. Người bản địa Nam Mỹ bắt đầu thuần hóa khoai tây khoảng 10.000 năm trước và quá trình này có thể đã dẫn đến sự lai tạo với các loài hoang dã, góp phần làm phong phú thêm hệ gen.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp đột phá để phân tích bộ gen của 2.000 giống khoai tây được đăng ký tại Liên minh Châu Âu.

Thay vì mất nhiều thời gian và công sức để tạo dữ liệu nhằm tái tạo bộ gen, phương pháp này so sánh dữ liệu thu thập nhanh chóng với các bộ gen đã biết để xác định các nhiễm sắc thể có mặt trong từng giống khoai tây.

Các nhà khoa học đã chứng minh hiệu quả của phương pháp này với giống Russet Burbank, một giống khoai tây ra đời từ năm 1908 và vẫn là tiêu chuẩn cho khoai tây chiên hiện nay.

Giáo sư Schneeberger nhấn mạnh: "Kiến thức về trình tự bộ gen là nền tảng cho nhiều phương pháp nhân giống cây trồng, từ lai tạo truyền thống đến kỹ thuật chỉnh sửa gen hiện đại. Trong tương lai, chúng ta sẽ không còn phải làm việc thiếu thông tin này nữa".

Phát hiện này mở ra triển vọng mới cho ngành nhân giống khoai tây, giúp cải thiện năng suất, chất lượng và khả năng thích nghi với môi trường một cách hiệu quả hơn.

Nghiên cứu mới tiết lộ tổ tiên bất ngờ của khoai lang

 Nghiên cứu mới tiết lộ tổ tiên bất ngờ của khoai lang

Anh Hiền - Tiasang, theo Boyce Thompson Institute

Khoai lang nuôi sống hàng triệu người trên thế giới, đặc biệt ở vùng Cận Sahara châu Phi, nơi sức chống chịu tự nhiên của khoai lang trước những cực đoan khí hậu khiến cho nó trở thành quan trọng với an ninh lương thực. Nhưng loài cây ăn củ đầy khiêm tốn này đã giữ kín những bí mật di truyền của tổ tiên qua hàng thập kỷ.

Hiện tại, các nhà khoa học cuối cùng đã giải mã được bộ gene đầy phức tạp của nó, qua đó tiết lộ câu chuyện nguồn gốc đầy phức tạp của nó và cung cấp những công cụ hữu hiệu có thể giúp cải thiện sản lượng của loài cây lương thực này.

DNA của khoai lang phức tạp đến lạ thường. Nếu con người có hai bộ nhiễm sắc thể, mỗi bộ từ cha hoặc mẹ, khoai lang có tới sáu. Điều kiện này, hay còn gọi là hexaploidy (thuật ngữ chỉ một sinh vật có sáu bộ nhiễm sắc thể) đã khiến cho mã di truyền của chúng giống như  được tái cấu trúc sáu bộ sách bách khoa toàn thư hoàn toàn khác biệt nhưng lại tương tự nhau, và được xáo trộn với nhau.

Một nhóm nghiên cứu do giáo sư Zhangjun Fei tại Viện nghiên cứu Boyce Thompson đạt dược một đột phá đáng kể, như đã được miêu tả trong bài báo xuất bản trên tạp chí Nature Plants. Sử dụng máy giải trình tự DNA tiên tiến, cùng với sự hỗ trợ của các kỹ thuật tiên tiến khác, họ đã tạo ra bộ di truyền hoàn chỉnh đầu tiên tạo nên ‘Tanzania’ – một giống khoai lang ở châu Phi có khả năng kháng bệnh và điều kiện khô hạn.

Thách thức chính của công trình này là gỡ gối 90 nhiễm sắc thể của loài cây này và tổ chức chúng thành sáu bộ nhiễm sắc thể đầu tiên, được gọi là đa bội. Nhóm nghiên cứu đã đạt được chia tách  một cách đầy đủ, hay còn gọi là pha, câu đố di truyền phức tạp đó, điều chưa từng làm được trước đây.

“Khi làm được điều này, chúng tôi lần đầu tiên có được bộ gene ở cấp độ rõ ràng chưa từng có trước đây”, Fei giải thích. “Nó cho phép chúng tôi đọc được câu chuyện di truyền của khoai lang với chi tiết đáng kinh ngạc”.

Nghiên cứu này cho thấy sự phức tạp ngoạn mục. Hệ gene khoai lang mà một tập hợp khảm từ vô vàn tổ tiên hoang dại, một số cho đến nay còn chưa được nhận diện. Khoảng một phần ba thuộc loài Ipomoea aequatoriensis, một loài hoang dại được tìm thấy ở Ecuador vốn xuất hiện như một hậu duệ trực tiếp của một tổ tiên khoai lang. Một phần đáng kể khác trong bộ gene từ một loài ở Trung Mỹ tên là Ipomoea batatas 4x, trên thực tế có thể vẫn còn chưa được khám phá trong thế giới tự nhiên.

“Không giống những gì chúng ta thấy ở lúa mì, nơi những đóng góp của tổ tiên có thể được tìm thấy trong những phân đoạn bộ gene riêng rẽ”, Shan Wu, tác giả thứ nhất của bài báo, nói, “ở khoai lang, những trình tự di truyền của tổ tiên được xoắn vặn trên cùng nhiễm sắc thể, tạo nên một cấu trúc bộ gene độc đáo”.

Di sản di truyền xoắn xuýt này có nghĩa, khoai lang có thể được phân loại có mục đích như một “đa bội dị hợp phân mảnh” – về cơ bản là một loại lai xuất hiện từ những loài khác nhau nhưng hành xử về mặt di truyền như thể đến từ một loài duy nhất vậy. Sự hòa trộn bộ hene và tái tổ hợp khiến cho khoai lang có khả năng thích ứng và kháng bệnh đáng ngạc nhiên, những đặc điểm quan trọng cho sự tồn tại của nông dân khắp thế giới.

“Sáu bộ nhiễm sắc thể của khoai lang cũng đóng góp vào sự tăng cường sức chống chịu của nó”, Fei cho biết thêm. “Với nhiều biến dị di truyền quan trọng, loài cây này có thể lưu giữ nhiều bản sao “sơ cua” để giúp sự sống sót của nó trước hạn hán, kháng sâu bệnh và thích những với những môi trường khác nhau  – một đặc điểm như một tấm đệm đa bội”.

Tuy nhiên, để có được hiểu biết đầy đủ về tiềm năng di truyền của khoai lang sẽ đòi hỏi sự giải mã vô số biến dị từ những vùng khác nhau, mỗi vùng có thể đem đến nhiều đặc điểm di truyền mà có thể đã bị mất mát đi ở những vùng khác.

Nghiên cứu này do Fei và nhóm nghiên cứu của ông thực hiện đã cho thấy nó còn hơn cả một cột mốc học thuật. Được trang bị hiểu biết rõ ràng hơn về tính di truyền phức tạp của khoai lang, những người làm công tác nhân giống có thể nhận diện một cách hiệu quả các gene phản hồi với những đặc tính chính như năng suất, hàm lượng dinh dưỡng, khả năng kháng hạn và bệnh tật. Sự chính xác này có thể làm gia tốc sự phát triển những giống mới được cải thiện về đặc tính tốt.

Vượt ra ngoài một công trình nghiên cứu về khoai làng, công trình này chứng minh các công cụ bộ gene hiện đại có thể giúp giải mã những bộ gene phức tạp khác bởi nhiều loài cây quan trọng như lúa  mì, bông vải và chuối đều đó nhiều bộ nhiễm sắc thể.

Vì khí hậu đã thay đổi và sức ép sâu bệnh đang gia tăng, việc hiểu về những câu đố di truyền sẽ là điều tối cần thiết cho việc tạo ra những giống cây trồng có sức chống chịu và giải quyết những thách thức về an ninh lương thực.