Chỉ thị phân tử - Molecular marker

Nói chung thì chỉ thị (marker) là một dấu hiệu, một đặc trưng có thể nhận biết được giúp chúng ta phân biệt thứ này với thứ khác. Ví dụ, khi muốn phân biệt giữa lúa tẻ và lúa nếp chúng ta có thể quan sát hình thái của hạt; hạt lúa nếp thường tròn hơn hạt lúa tẻ. Khi đó, hình dạng hạt là một loại chỉ thị, gọi là chỉ thị hình thái (morphological marker).

Tương tự, chỉ thị phân tử (molecular marker) hay chỉ thị di truyền (genetic marker) cũng là các dấu hiệu, hoặc các đặc trưng có tính phân biệt giữa các cá thể. Điểm khác biệt là những chỉ thị này không dựa trên hình thái bên ngoài mà là dựa trên sự khác biệt về trình tự gene của mỗi sinh vật. Chỉ thị phân tử thường là các đoạn DNA ngắn đã biết vị trí trên nhiễm sắc thể, và đoạn DNA này liên kết chặt với tính trạng đang khảo sát. Liên kết chặt có nghĩa là trong quá trình sinh sản, chỉ thị phân tử đó luôn được di truyền kèm với tính trạng đang khảo sát cho thế hệ con.

Ví dụ:

Giả sử ta cần chọn giống lúa kháng bệnh XYZ. Hiện tại, ta đã thu thập được 2 dòng lúa thuần L1 và L2 phục vụ cho việc lai tạo. Dòng L1 có năng suất cao, chất lượng gạo ngon nhưng lại dễ nhiễm bệnh. Dòng L2, có năng suất khá, chất lượng trung bình nhưng có khả năng kháng bệnh XYZ. Hi vọng là bằng cách lai tạo giữa L1 và L2 ta có thể thu được dòng F1 có năng suất cao, chất lượng tốt và kháng bệnh tốt.

Nếu việc này được thực hiện bằng phương pháp chọn giống truyền thống thì sẽ mất rất nhiều thời gian. Đó là do sau mỗi lần lai tạo ta lại phải trồng con lai, đợi chúng trưởng thành và sau đó đánh giá từng tính trạng một. Như trong trường hợp này là phải đánh giá khả năng kháng bệnh, năng suất và chất lượng gạo. Nếu bằng cách nào đó chúng ta phát hiện được các chỉ thị phân tử (đoạn DNA) luôn xuất hiện kèm với (1) đặc điểm năng suất cao, (2) chất lượng tốt, và (3) kháng bệnh thì ta có thể sàng lọc bố mẹ hoặc con lai mong muốn ngay từ rất sớm dựa trên việc xác định những đoạn DNA này. Chỉ cần tách chiết DNA tổng số và tiến hành thêm vài bước phân tích nữa là được.

Lưu ý là gene (hoặc nhóm gene) quy định cho tính trạng mong muốn có thể đã biết hoặc chưa biết; nhưng phần lớn là chưa biết, đặc biệt là trong trường hợp QTL (quantitative trait loci – vị trí của tính trạng số lượng). Trong trường hợp gene quy định cho tính trạng quan tâm đã biết thì có thể sàng lọc cá thể mong muốn bằng cách xét nghiệm trực tiếp xem cá thể có chứa gene đó hay không (bằng PCR). Khi đó thì gene vẫn có thể được gọi là một chỉ thị phân tử.

Cần phân biệt giữa chỉ thị phân tử (molecular marker) và gene chỉ thị (reporter gene, có thể gọi là gene báo cáo). Gene chỉ thị xuất hiện trong các thí nghiệm chuyển gene nhằm xác định xem cấu trúc gene nhân tạo đã được chuyển vào trong tế bào thực vật hay chưa, và promoter của cấu trúc  hoạt động như thế nào. Một ví dụ của gene chỉ thị là gene phát huỳnh quang GFP – phát ánh sáng màu xanh khi bị kích thích bằng tia cực tím. Bằng việc quan sát sự phát sáng của GFP chúng ta có thể biết mức độ và vị trí biểu hiện của đoạn gene được chuyển vào (có nghĩa là biết được khả năng hoạt động của promoter).

11:18 AM