Nguồn gốc đa nhiễm sắc thể của NST B của cây Aegilops speltoides
Khi nói đến thông tin di truyền của sinh vật, chúng ta thường đề cập đến bộ nhiễm sắc thể (NST) đặc trưng về số lượng và hình dạng của mỗi loài (ví dụ: Bộ NST người gồm 2n = 46 NST với 22 cặp NST thường và 01 cặp NST giới tính). Tuy nhiên, sinh vật còn có một loại NST đặc biệt và ít được chú ý hơn, đó là NST B, các NST B này khác biệt về cấu trúc và chức năng với bộ NST thông thường (được gọi là NST A).
Nhiễm sắc thể B (NST B) là những yếu tố bí ẩn của bộ gen ở một số loài thực vật. Chúng được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1907 bởi E.B. Wilson trên bọ Metapodius và vào năm 1927, chúng được Randolph đặt tên là NST B. Cho đến nay, NST B đã được báo cáo trong hơn 2000 loài thực vật, động vật và nấm. Điều thú vị là những NST này không tái tổ hợp với NST A và sở hữu một con đường tiến hóa, di truyền khác với NST A. Chúng cũng được gọi là NST không cần thiết vì tính trơ của chúng. Mặc dù NST B không phải là thiết yếu, một số hiệu ứng kiểu hình đã được báo cáo, thường là tích lũy tùy thuộc vào số lượng chứ không phải sự có mặt hay vắng mặt của NST B. Khi tồn tại trong tế bào ở số lượng ít, NST B hầu như không có ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng rất ít đến kiểu hình, tuy nhiên khi tồn tại ở số lượng cao hơn, chúng có tác động tiêu cực đến sức khỏe và khả năng sinh sản của sinh vật.
Hiện nay, các nghiên cứu về NST B đã và đang được thực hiện bởi nhiều nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới. Hội nghị quốc tế về NST B lần đầu tiên được tổ chức vào tháng 9 năm 1993 tại Tây Ban Nha và gần đây nhất là hội nghị lần thứ V được tổ chức vào tháng 10 tại Serbia với nhiều kết quả nghiên cứu cập nhật trên NST B.
Giáo sư Andreas Houben là trưởng nhóm nghiên cứu về cấu trúc và chức năng NST nổi tiếng tại Viện Nghiên cứu di truyền cây trồng và thực vật (IPK Gatersleben), CHLB Đức với các thành viên có bề dày nghiên cứu và công bố trên các tạp chí lớn. Các nghiên cứu của nhóm không chỉ tập trung nghiên cứu đặc điểm, cơ chế di truyền, biểu hiện của NST B mà còn nghiên cứu về holocentric NST (NST với rất nhiều tâm động bố trí dọc chiều dài NST).
Sự di truyền của NST B trong quá trình nguyên phân của hạt phấn (giai đoạn tạo hạt phấn 2 nhân) đã cho thấy có sự khác biệt về sự có mặt của NST B ở nhân sinh sản và nhân sinh dưỡng, đây là kết quả nghiên cứu của TS. Dandan Wu được thực hiện tại Viện IPK – Gatersleben, CHLB Đức.
Vì con đường di tryền của NST B không tuân theo các quy luật di truyền do đó, sự phân bố của NST B trong một cá thể hoặc giữa các cá thể khác nhau của một quần thể không đồng đều; chúng không được tìm thấy ở tất cả các thành viên của quần thể và số lượng bản sao của chúng cũng có thể khác nhau giữa các cá thể sở hữu B. NST B đã được báo cáo là chứa hàng nghìn trình tự được sao chép từ hầu hết mọi NST trong kiểu nhân. Trong công bố của TS. Alevtina Ruban đã cho thấy NST B của cây Aegilops speltoides có nguồn gốc từ các NST A cũng như DNA của lục lạp và ty thể.
Như vậy, NST B có các đặc tính chung như: (1) Nhỏ và chứa ít DNA hơn NST A; (2) Không tuân theo định luật di truyền Mendel; (3) Không mang các gen quy định tính trạng quan trọng; (4) Khó xác định được sự có mặt hoặc sự thay đổi trong cấu trúc của NST B; (5) Có hình thái khác biệt với NST A và (6) Số lượng NST B là khác nhau giữa các tế bào trong cùng 1 cơ thể (ở rễ và thân cây Aegilops speltoides) hoặc giữa các cá thể khác nhau thuộc cùng 1 loài. Do đó, NST B không cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển bình thường của sinh vật, NST B có thể có tác động tích cực hoặc tiêu cực phụ thuộc vào loại cây trồng và số lượng NST B có mặt trong tế bào. Việc phát hiện và nghiên cứu NST B cho thấy sinh vật nói chung và thực vật nói riêng còn có rất nhiều vấn đề thú vị chưa được khám phá một cách trọn vẹn. Vì thế, việc tiếp tục nghiên cứu, tìm hiểu các vấn đề liên quan sẽ giúp chúng ta có cái nhìn chính xác hơn về mối tương quan giữa kiểu gen, môi trường và tính trạng ở sinh vật.
GS.TS. Dương Tấn Nhựt
