Phân tích QTL điều khiển hàm lượng beta-carotene của khoai lang

 Phân tích QTL điều khiển hàm lượng beta-carotene của khoai lang

Nguồn: Dorcus C. Gemenet, Guilherme da Silva Pereira, Bert De Boeck, Joshua C. Wood, Marcelo Mollinari, Bode A. Olukolu, Federico Diaz, Veronica Mosquera, Reuben T. Ssali, Maria David, Mercy N. Kitavi, Gabriela Burgos, Thomas Zum Felde, Marc Ghislain, Edward Carey, Jolien Swanckaert, Lachlan J. M. Coin, Zhangjun Fei, John P. Hamilton, Benard Yada, G. Craig Yencho, Zhao-Bang Zeng, Robert O. M. Mwanga, Awais Khan, Wolfgang J. Gruneberg, C. Robin Buell. 2020. Quantitative trait loci and differential gene expression analyses reveal the genetic basis for negatively associated β-carotene and starch content in hexaploid sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] Theoretical and Applied Genetics; January 2020, Volume 133, Issue 1, pp 23–36.

 Hàm lượng β-Carotene trong cây khoai lang liên quan đến gen Orange và phytoene synthase; nhơ xem xét liên kết vật lý của gen phytoene synthase với gen sucrose synthase, cụ thể là β-carotene và tinh bột tương quan nghịch. Trong các quần thể khoai lang phục vụ làm lương thực với mục tiêu an toàn lương thực, thì hàm lượng tinh bột là nhân tố quan trọng nhất vì nó tạo ra calorie, trong khi β-carotene là nguồn nhân tố quan trọng tạo ra tiền chất vitamin A. Tương quan nghịch này giữa hai tính trạng làm cho giá trị dinhd ưỡng rất thấp đối với người tiêu dùng khoai lang, đặc biệt ở vùng cận Sahara của châu Phi. Sử dụng quần thể “biparental mapping” với 315 con lai F₁ dẫn xuất từ cặp lai giữa giống khoai lang màu vàng cam (orange-fleshed) và giống  “non-orange-fleshed”, người ta xác định được hai QTL chủ lực có trên nhóm liên kết (LG): LG3 và LG12 có ảnh hưởng đến kiểu hình tinh bột, β-carotene, và những tính trạng khác tương quan với chúng, tổng chất khô và màu sắc bên ngoài củ khoai (flesh). Phân tích haplotypes bố mẹ cho thấy hai vùng này hoạt động theo kiểu gen đa tính trạng (pleiotropy) để làm giảm hàm lượng tinh bột và làm tăng β-carotene trong các giống khoai mang màu vỏ vàng cam (haplotype bố mẹ) tại LG3 locus. Phytoene synthase và sucrose synthase, mức giới hạn  và gen liên kết định vị trong QTL này trên nhóm liên kết LG3 bao gồm sinh tổng hợp carotenoid và tinh bột, theo thứ tự, thể hiện hết sức khác biệt nhau trong giống Beauregard so sánh với rễ củ khoai Tanzania. Gen Orange  có nút bật mở đối với sự kiện phát dinh di truyền sinh học của chromoplast, định vị trong QTL trên nhóm liên kết LG12 trong khi đó, không có biểu hiện khác biệt nào ở rễ củ đang phát triển của giống bố mẹ. kết luận rằng: các vùng của QTL hoạt động với nhau theo tính cách liên kết cis và trans để ức chế tinh bột trong amyloplasts và làm tăng cường chromoplast biogenesis, sinh tổng hợp carotenoid, tích tụ trong vỏ củ khoai có màu orange. Hiểu biết cơ sở di truyền như vậy đối với tương quan nghịch giữa hai nhân tố nói trên: tinh bột và  β-carotene sẽ giúp nhà chọn giống cải tiến giống khoai lang cao sản đạt được mục tiêu an ninh lương thực và tăng cường dinh dưỡng. Xem:https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03437-7