Được mệnh danh là "vua của các loại trái cây", sầu riêng không chỉ là đặc sản nổi bật trong văn hóa ẩm thực Đông Nam Á mà còn là mặt hàng nông sản xuất khẩu chiến lược, mang lại hàng trăm triệu USD mỗi năm cho nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam.

Mới đây, một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu sầu riêng đã được công bố: bộ gen dạng phác thảo chất lượng cao của loài Durio zibethinus – kết quả hợp tác giữa các nhà khoa học tại Singapore, Hồng Kông và Malaysia. Dữ liệu này được giải trình tự bằng công nghệ PacBio SMRT Sequencing, cung cấp nền tảng di truyền phục vụ cho công tác chọn giống, quản lý chất lượng, xác thực nguồn gốc và bảo tồn đa dạng sinh học.

Đối với Việt Nam – quốc gia đang đẩy mạnh xuất khẩu sầu riêng sang các thị trường lớn như Trung Quốc, Hàn Quốc và châu Âu – đây là cơ hội để ứng dụng công nghệ sinh học nhằm nâng cao giá trị nông sản và đáp ứng các tiêu chuẩn toàn cầu.

📖 Mời bạn cùng khám phá chi tiết nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Genetics trong bài viết dưới đây.

Với độ phân giải ở cấp độ nhiễm sắc thể, bản lắp ráp bộ gen dạng phác thảo của sầu riêng hé lộ bí ẩn về mùi đặc trưng

Các nhà khoa học tại Singapore, Hồng Kông và Malaysia gần đây đã công bố bản lắp ráp bộ gen dạng phác thảo chất lượng cao của loài Durio zibethinus, một loại sầu riêng phổ biến ở Đông Nam Á. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ SMRT Sequencing cùng với kỹ thuật lập bản đồ nhiễm sắc thể để tạo ra bộ dữ liệu này – được kỳ vọng sẽ trở thành công cụ quan trọng cho công tác giám sát và nghiên cứu nông nghiệp.

Nghiên cứu có tựa đề “Bản lắp ráp bộ gen phác thảo của trái cây nhiệt đới sầu riêng (Durio zibethinus)” đã được công bố trên tạp chí Nature Genetics, với các tác giả chính là Bin Tean Teh, Kevin Lim, Chern Han Yong, Cedric Chuan Young Ng, tác giả cao cấp Patrick Tan, cùng cộng sự tại Trường Y Duke-NUS và các viện nghiên cứu liên quan.

Họ chọn nghiên cứu sầu riêng – loại trái cây nhiệt đới nổi tiếng với mùi lưu huỳnh cao – bởi đây là cây trồng có giá trị kinh tế quan trọng trong khu vực. Các tác giả lưu ý: “Chỉ riêng trong năm 2016, giá trị nhập khẩu sầu riêng vào Trung Quốc đã đạt khoảng $600 triệu – cao hơn nhiều so với $200 triệu dành cho cam, một trong những loại trái cây nhập khẩu phổ biến khác.” Tuy nhiên, trước công trình này, rất ít nghiên cứu hệ gene được thực hiện trên sầu riêng hoặc các loài có quan hệ gần.

Các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ giải trình tự PacBio với độ phủ 153 lần và áp dụng hai thuật toán FALCON và FALCON-unzip để tạo ra bản lắp ráp được hợp nhất haplotig. Bộ gen có kích thước 738 Mb sau đó được nâng cấp thông qua các phương pháp Chicago và Hi-C, giúp tăng chiều dài scaffold N50 lên đến 22,7 Mb. Nhóm nghiên cứu cho biết: “Bản lắp ráp tham chiếu cuối cùng bao gồm các chuỗi giả nhiễm sắc thể (pseudomolecules) ở cấp độ nhiễm sắc thể, trong đó có 30 pseudomolecules dài hơn 10 Mb.”

Khi so sánh với các họ gene của những loài thực vật khác, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng sầu riêng có quan hệ họ hàng gần với cây bông và ca cao, và rất có thể đã trải qua một sự kiện nhân đôi toàn bộ bộ gen (WGD) chung với cây bông. Phát hiện này chỉ ra rằng: “Các phân họ khác thuộc họ Malvaceae cũng có thể đã thừa hưởng sự kiện WGD đặc trưng ở cây bông,” và rằng sự kiện này “có thể đã góp phần vào quá trình tiến hóa tạo nên những đặc điểm riêng biệt của sầu riêng.”

Liên quan đến những đặc điểm đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích biểu hiện gen của sầu riêng và phát hiện ra rằng các con đường sinh học liên quan đến lưu huỳnh được tăng cường biểu hiện, cùng với đó là sự mở rộng của các họ gen đặc trưng ở sầu riêng liên quan đến việc sản sinh các hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi. Những phát hiện này giúp lý giải cơ chế sinh học đằng sau mùi hương mạnh mẽ của quả sầu riêng. Các tác giả viết: “Một số loài thực vật có vật phát tán hạt chính là các loài linh trưởng – những sinh vật có hệ khứu giác phát triển – thường biểu hiện sự thay đổi về mùi khi quả chín. Sầu riêng, với mùi hương đặc biệt nồng khi chín, dường như mang đặc điểm của một loài cây có cơ chế phát tán dựa vào mùi hấp dẫn linh trưởng, thay vì thị giác.”

Kết luận, nhóm nghiên cứu cho rằng việc công bố bộ gen này sẽ mang lại nhiều ứng dụng quan trọng trong nông nghiệp.
“Việc thương mại hóa nhanh chóng đã dẫn đến sự xuất hiện của hàng loạt giống sầu riêng với sự khác biệt lớn về giá cả, nhưng lại thiếu công cụ để xác thực nguồn gốc sản phẩm ở quy mô rộng,” họ viết. “Một bản lắp ráp bộ gen chất lượng cao có thể hỗ trợ việc xác định các trình tự đặc trưng theo giống – bao gồm các biến thể SNP liên quan đến đặc điểm như mùi vị, kết cấu – và cho phép ứng dụng mã vạch phân tử nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng.”
Họ cũng bày tỏ hy vọng rằng công trình này sẽ mở đường cho các nghiên cứu tiếp theo trên nhiều giống sầu riêng khác, góp phần làm sáng tỏ sự đa dạng sinh học tự nhiên của loài cây độc đáo này.

🔬 Giải mã gene – Bước đệm cho nông nghiệp chính xác

Việc giải trình tự bộ gen của sầu riêng không chỉ giúp hiểu sâu hơn về nguồn gốc, đặc điểm sinh học và mùi hương đặc trưng của loài cây này, mà còn mở ra hướng tiếp cận mới trong chọn giống, xác thực chất lượng và phát triển chuỗi giá trị nông sản một cách bền vững.

Các bộ gen phức tạp như sầu riêng – với cấu trúc đa dạng và kích thước lớn – đòi hỏi những nền tảng công nghệ giải trình tự có độ chính xác cao, độ dài đọc lớn và khả năng tái tạo cấu trúc toàn vẹn. Đây chính là thế mạnh của công nghệ PacBio HiFi – nền tảng được các nhóm nghiên cứu hàng đầu trên thế giới lựa chọn cho các dự án hệ gene cây trồng quan trọng.

Nguồn: With chromosome-scale resolution, draft durian genome explains smelly fruit - PacBio

👉 Tìm hiểu thêm về công nghệ giải trình tự HiFi từ PacBio và cách nó đang góp phần chuyển đổi ngành nông nghiệp và sinh học phân tử tại Việt Nam và toàn cầu.

Hotline: 0906 654 815

Email: tecinfo.vn@dksh.com

Hoặc để lại thông tin theo form bên dưới: