Cơ chế di truyền của ưu thế lai ppsx

Cơ chế di truyền của
ưu thế lai



Ưu thế lai (heterosis, hybrid vigor)
là hiện tượng con lai của 2
dòng thuần có tính trạng vượt trội
so với cha mẹ. Cơ chế phân tử gây
nên hiện tượng này vẫn là một cuộc
tranh luận khoa học đã kéo dài hơn
100 năm. Có 2 giả thuyết lý giải
hiện tượng này:


Kiểu hình ưu thế lai khi lai giống
ngô B73 × Mo17. Đại diện bắp ngô
và cả cây của giống B73 (phải),
Mo17 (trái), và con lai F1 (3 hàng
cây giữa hình trên và 2 bắp giữa
hình dưới). Hình từ công trình đăng
trên Genome Res. (2007) 17: 264-
275
1. Giả thuyết tính
trội (Dominance hypothesis):
cho rằng con lai tập hợp nhiều
allele trội, có lợi (ở đa số các
locus) hơn so với bố mẹ, điều
này 1) ức chế tác động có hại

của các allele lặn; 2) tương tác
giữa allele trội ở các locus khác
nhau
[1]

1. Giả thuyết siêu
trội (Overdominance
hypothesis): cho rằng tổ hợp
nhất định giữa 2 allele thuộc 1
locus có thể tạo ra một kiểu hình
ưu thế
[2][3]
.
Một số giả thuyết khác dường như
chỉ là những cách lý giải mà không
thể là nền tảng để thiết kế thí
nghiệm chứng mình được. Tuy
nhiên, có 2 sự thật đều được thừa
nhận rộng rãi đó là:
1. Không phải tổ hợp bất kỳ nào
giữa 2 dòng thuần đều tạo ưu
thế lai. Và các tổ hợp khác nhau
thì mức độ ưu thế lai khác nhau.
=> ủng hộ giả thuyết siêu trội
2. Cá thể đa bội hóa (có số
lượng NST / số phiên bản của
gene nhiều hơn so với dòng xuất
phát) thường có kiểu hình tương
tự ưu thế lai => ủng hộ giả
thuyết trội

Hiển nhiên, các nhà nông học cần 1
phương pháp dự đoán được tổ hợp
ưu thế lai để tiến hành lai tạo có
định hướng. Ngoài ra, đây cũng là
con đường chọn giống không cần
biến đổi gene. Hiện nay, với sự
phát triển của công nghệ
transcriptomics và next generation
sequencing (whole genome
sequencing), các nhà khoa học có
điều kiện xem xét vấn đề ở quy mô
toàn bộ genome
[4][5]
.
1. Khi giả thuyết tính trội đúng
=> một lượng lớn transcripts
(tác động tiêu cực) sẽ bị ức chế
ở con lai (so với bố mẹ)
2. Khi giả thuyết siêu trội đúng
=> một lượng transcripts sẽ
được biểu hiện cực đại (so với
bố mẹ)
Các số liệu hiện nay chưa ủng hộ rõ
ràng giả thuyết nào. Ngoài ra, một
số yếu tố khác cũng cần được quan
tâm bên ngoài
transcriptome
[6][7]
đó là
epigenomes

[8]
và tích lũy các đột
biến tại vị trí điều hòa
[9]
. Một đề
nghị được đặt ra là loại bỏ những
thuật ngữ/ giả thuyết đã nêu trên
mà đi sâu vào cơ chế tương tác
trong mạng lưới các quá trình điều
hòa và trao đổi chất trong tế bào
thông qua những dữ liệu được
lượng hóa. Bằng cách đó thay vì
lựa chọn một mô hình trong các giả
thuyết trên, chúng ta cần tập trung
vào những cơ chế sinh lý có thể lý
giải và dự đoán được
[10]
.

Tài liệu tham khảo
1. ↑ Davenport CB (1908).
"Degeneration, albinism and
inbreeding". Science 28 (718):
455.
2. ↑ East EM (1908).
"Inbreeding in corn". Reports of
the Connecticut Agricultural
Experiments Station for 1907:
419–428.
3. ↑ Shull GH (1908). "The

composition of a field of
maize". Reports of the
American Breeders Association:
296–301.
4. ↑ In Search of the Molecular
Basis of Heterosis Plant Cell
(2003) 15: 2236-2239.
5. ↑ Allelic variation and
heterosis in maize: How do two
halves make more than a
whole? Genome Res. (2007) 17:
264-275
6. ↑ Comparative
Transcriptional Profiling and
Preliminary Study on Heterosis
Mechanism of Super-Hybrid
Rice Mol. Plant (2010) doi:
10.1093/mp/ssq046
7. ↑ An Interspecific Plant
Hybrid Shows Novel Changes
in Parental Splice Forms of
Genes for Splicing
Factors Genetics (2010), 184:
975-983.
8. ↑ Global Epigenetic and
Transcriptional Trends among
Two Rice Subspecies and Their
Reciprocal Hybrids Plant Cell
(2010) 22:17-33
9. ↑ A Genome-Wide

Transcription Analysis Reveals
a Close Correlation of Promoter
INDEL Polymorphism and
Heterotic Gene Expression in
Rice Hybrids Mol. Plant (2008)
1 (5): 720-731. doi:
10.1093/mp/ssn022
10. ↑ PERSPECTIVE:
Heterosis Plant Cell (2010)
22:2105-2112