Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.4. Nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống ngô lai lá đứng
2.4.3. Góc lá và hướng lá
Trong 80 năm qua năng suất ngô của Mỹ đã tăng 8 lần, một nửa tăng năng suất đó là đóng góp của chọn giống. Trong thời gian này thay đổi góc lá ngô và cấu trúc lá cho phép tiếp nhận ánh sáng hiệu quả hơn khi trồng mật độ cao hơn. Thông qua nghiên cứu liên kết genome rộng (GWAS) của bản đồ liên kết phân tổ, các tác giả xác định cơ sở di truyền quan trọng của cấu trúc lá và nhận biết một số gen chủ yếu. Tổng quát chứng minh rằng di truyền các tính trạng cấu trúc lá ngô ưu thế do một số ảnh hưởng nhỏ có rất ít lấn át gen và tương tác môi trường hoặc pleiotropy. Đặc biệt, kết quả GWAS cho thấy biến dị tại gen liguleless đóng góp để lá thẳng đứng hơn. Nghiên cứu chứng minh sử dụng GWAS với quần thể lập bản đồ đặc thù hiệu quả để nhận biết các tính trạng nông học quan trọng.
Một nghiên cứu của Krishna Ramanujan công bố trên tạp chí Nature Genetics năm 2011 về nhận biết di truyền liên quan đến góc lá ở ngô, tính trạng quan trọng để trồng mật độ cao giúp nâng cao năng suất của ngô lên 8 lần từ đầu những năm 1900 đến nay. Nghiên cứu của các nhà khoa học Đại học Cornell và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (U.S. Department of Agriculture - Agricultural Research Service (USDA-ARS) tại Cornell và North Carolina là đầu tiên về biến dị di truyền qua toàn bộ bộ genome ngô bằng nghiên cứu liên kết genome rộng đối với các tính trạng nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu hiện nay đã định vị 1,6 triệu vị trí trên bộ nhiễm sắc thể ngô và có thể nhận biết vị trí khác nhau của các cá thể này so với cá thể khác, chúng được sử dụng để nhận biết gen liên quan đến thay đổi góc lá ngô, ngô có góc lá đứng cho phép trồng mật độ cao hơn. Năng suất tăng lên có kết quả của chọn giống thích nghi trồng dày hơn, nhưng cần thay đổi cả khả năng hút dinh dưỡng của bộ rễ và khả năng tiếp nhận ánh sáng của bộ lá khi trồng mật độ cao.
Cấu trúc cây là yếu tố chìa khóa cho năng suất cao ở ngô, bởi vì cấu trúc cây lý tưởng có góc lá đứng và giá trị hướng lá tối ưu cho phép tiếp nhận ánh sáng hiệu quả hơn cho quang hợp và chống đổ tốt hơn khi trồng với mật độ cao. Để mở rộng hiểu biết về cơ chế di truyền liên quan đến tính trạng lá ngô, một nghiên cứu sử dụng 3 quần thể tái hợp (RIL) với 538 RIL để phân tích kiểu gen bằng phương pháp GBS (genotyping-by-sequencing - GBS), cùng với phân tích kiểu hình góc lá và các tính trạng liên quan qua 6 môi trường khác nhau. Các tác
giả lập bản đồ QTL và phân tích điểm liên kết trên cơ sở xây dựng bản đồ di truyền tổ hợp mật độ cao từ số liệu GBS. Tổng số 45 QTLs tương quan với phương sai kiểu hình trong phạm vi từ 1,2% đến 29,2%, đã dò tìm thấy 4 tính trạng cấu trúc lá bằng sử dụng bản đồ liên kết điểm qua 3 quần thể. Tất cả các QTL nhận biết của mỗi tính trạng có thể giải thích xấp xỉ 60% phương sai kiểu hình. Bốn QTLs nằm trên vùng genome nhỏ nơi các gen ứng viên được tìm thấy. Dự đoán dựa trên genome bằng mô hình tuyển tính ngẫu nhiên (GBLUP) giải thích từ 45±9% đến 68±8% phương sai đố với bốn tính trạng còn lại trong RIL. Kết quả nghiên cứu mở rộng hiểu biết di truyền của tính trạng lá và có thể sử dụng để dự đoán genome và nâng cao khả năng cải tiến cấu trúc cây ngô (Chun Li et al., 2015).