Đa dạng di truyền và kiến trúc quần thể các mẫu giống hồ tiêu Piper nigrum trên cơ sở chỉ thị phân tử SNP và giải trình tự thế hệ mới (NGS)

 Đa dạng di truyền và kiến trúc quần thể các mẫu giống hồ tiêu Piper nigrum trên cơ sở chỉ thị phân tử SNP và giải trình tự thế hệ mới (NGS)

Nguồn: Nilni A Wimalarathna, Anushka M Wickramasuriya, Dominik Metschina, Luiz A Cauz-Santos, Dharshani Bandupriya, Kahandawa G S U Ariyawansa, Bhathiya Gopallawa, Mark W Chase, Rosabelle Samuel , Tara D Silva. 2024. Genetic diversity and population structure of Piper nigrum (black pepper) accessions based on next-generation SNP markers. PlosOne 2024 Jun 26;19(6):e0305990. doi: 10.1371/journal.pone.0305990.

 

Mặc dù gía trị kinh tế của Piper nigrum (black pepper) rất cao, trên thương trường quốc tế, nhưng việc phát triển và sử dụng tài nguyên di truyền của hệ gen này (genomic resources) vẫn còn nhiều hạn chế, với đánh giá đa dạng di truyền thường thường chỉ dựa vào một vài mẫu hoặc chỉ thị phân tử DNA Ở đây, người ta tiến hành tiếp cận phương pháp giải trình tự DNA gắn với vị trí hạn chế (restriction-site associated DNA sequencing) nhằm phân tích 175 mẫu giống cây P. nigrum thu thập ở 8 vùng trồng hồ tiêu chủ lực tại Sri Lanka. Kết quả chạy trình tự DNA cho thấy có 1.976 triệu “reads” ban đầu, trung bình đạt 11,3 triệu “reads” trên mỗi mẫu giống tiêu đen, biểu trưng cho 150.356 chỉ thị SNPs chất lượng đa hình tốt, phân bố trên 26 nhiễm sắc thể. Phân tích kiến trúc quần thể cho thấy có hai “subpopulations” (K = 2): một nhóm biểu thị tính “dominant”  với 152 mẫu giống tiêu thu thập từ vườn nhà (home gardens) và từ đồng ruộng đại trà  (large-scale cultivations), một nhóm khác nhỏ hơn có 23 mẫu giống tiêu từ bộ sưu tập bản địa của vườn nhà (home gardens). Sự phân nhóm như vậy (clustering) được hỗ trợ của phân tích PCA, với 2 components đầu tiên giải thích được 35,2 và 12,1% biến thiên kiểu hình. Phân tích đa dạng di truyền cho thấy có biểu hiện của “substantial gene flow” (Nm = 342,21) và chỉ số ổn định FST thấp (low fixation index) = 0.00073, giữa hai subpopulations này, sự phân hóa các chức năng di truyền không rõ ràng trong các mẫu giống tiêu có nguồn gốc sinh thái canh tác khác nhau. Kết quả chứng minh rằng hầu hết các giống tiêu hiện nay được trồng ở  Sri Lanka đều chia sẻ từ một nền tảng di truyền chung, cho thấy sự cần thiết phải mở rộng hơn nữa nền tảng di truyền, mới có thể tăng cường sức chịu đựng của chúng với stress sinh học và phi sinh học. Đây là nghiên cứu đầu tiên phân tích đa dạng di truyền cây hồ tiêu thông qua chỉ thị SNP phân giải cao, đặt nền tảng cho nghiên cứu tổng hợp trong tương lai về “genome-wide association” trên cơ sở phát hiện gen nhờ chỉ thị SNP và cải tiến giống hồ tiêu sắp tới.

 

Xem  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38924027/

 

Hình: Mật độ chỉ thị phân tử SNP. Sự phân bố của 150.329 SNP markers trong cửa sổ có kích thước 0,1 Mb định vị trên 26 nhiễm sắc thể. Thanh có màu sắc biểu thị số SNP được đếm trong quãng 0,1 Mb.