CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Biến đổi gen thực vật
1.2.3. Sự di truyền của gen biến nạp trong cây chuyển gen
Gen biến nạp có thể đƣợc di truyền cho thế hệ sau theo qui luật Mendel. Thông thƣờng, chuyển gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium số bản sao thấp và gen biến nạp di truyền theo qui luật Mendel. Trong khi phƣơng pháp bắn gen thƣờng tạo nhiều bản sao và hay xảy ra sự tái sắp xếp của cấu trúc đoạn DNA biến nạp. Sự di truyền của gen biến nạp khơng theo Mendel có tần số khoảng 10-50%. Những đoạn DNA đa gen đƣợc biến nạp vào bộ gen cây thƣờng liên kết hoàn toàn và di truyền theo kiểu một locus đơn. Nhiều yếu tố có thể ảnh hƣởng đến sự di truyền của gen biến nạp nhƣ bản chất của bộ gen cây nhận, gen biến nạp, tƣơng tác giữa chúng. Một số biến đổi đã đƣợc ghi nhận ở những loci của gen biến nạp nhƣ: mất gen, nhân đôi, tái sắp xếp, tái tổ hợp, tƣơng tác gen… [84].
Tỉ lệ phân ly của gen biến nạp (tính trạng) theo qui luật di truyền Mendel ở thế hệ T1 khi có 1, 2, 3 bản sao của gen biến nạp đƣợc chèn vào bộ gen cây là 3:1, 15:1, 63:1. Qui luật này có thể đƣợc kiểm tra thơng quan phân tích χ2 so sánh giữa giá trị thực tế và lý thuyết [85]. Ngoài ra, khi lai cây chuyển gen với đối chứng để nhận đƣợc cây F1 có tỉ lệ phân ly theo Mendel là 1:1 hoặc 3:1 tƣơng ứng với 1 hay 2 bản sao của gen biến nạp đƣợc chèn vào bộ gen cây [86]. Các tính trạng biểu hiện ở cây chuyển gen nhƣ kháng kháng sinh, kháng thuốc diệt cỏ… hoặc sự hiện diện của gen (thơng qua PCR) có thể đƣợc sử dụng để kiểm tra tỉ lệ phân ly của gen biến nạp [85][86][87].
Một số nguyên nhân dẫn đến sự di truyền không theo qui luật Mendel
Bản chất bộ gen nhận có thể ảnh hƣởng đến sự biểu hiện và ổn định của gen biến nạp. Ví dụ: sự thiếu ổn định của gen biến nạp có thể do những yếu tố di chuyển (transposable elements) trong bộ gen cây ngô.
Khả năng sống của giao tử: vị trí chèn của gen biến nạp có thể ảnh hƣởng đến khả năng sống của giao tử dẫn đến những bất thƣờng trong tỉ lệ phân ly. Limanton- Grevet và Jullien (2001) ghi nhận tỉ lệ phân ly 1:1 của tính kháng kanamycin và biểu hiện GUS, điều này là do vị trí chèn của gen biến nạp ảnh hƣởng đến sức sống của giao tử cái, dẫn đến gen biến nạp chỉ đƣợc di truyền qua giao tử đực [88].
Sự bất thƣờng của nhiễm sắc thể: hiện tƣợng methyl hóa gen biến nạp, các đột biến mất đoạn, lặp đoạn liên quan đến sự gắn chèn gen ảnh hƣởng đến sự di truyền, ổn định của gen biến nạp [89].
Sự bắt cặp chéo trong nguyên phân và mất ổn định trong giảm phân: sự trao đổi chéo trong nguyên phân có thể dẫn đến sự đồng hợp tử của gen chuyển ở thế hệ T0 [90]. Ngoài ra, q trình giảm phân cũng có thể dẫn đến sự mất gen biến nạp ở thế hệ sau [91].