Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN 09 THÁNG 11 ĐẾN 15 THÁNG 11 NĂM 2020
 
 
Gen BjPur làm lá cải bẹ xanh (Brassica juncea) có màu tím.

Nguồn: Fine-mapping of the BjPur gene for purple leaf color in Brassica juncea. 2020. Shuangping HengQiqi ChengTian ZhangXujia LiuHao HuangPeijie YaoZhixin LiuZhengjie Wan & Tingdong Fu. Theoretical and Applied Genetics November 2020; vol. 133:2989–3000.

 
Lá màu tím rất giàu chất anthocyanins có lợi cho sức khỏe khi người ta ăn cải bẹ xanh Brassica juncea. Gen điều khiển tính trạng này, liên quan đến hiện tượng hình thành màu sắc, chưa được báo cáo trong loài rau ăn lá B. juncea. Anthocyanins chủ yếu tích tụ tại mô tế bào biểu bì lá - tầng  adaxial và tầng abaxial của lá tím. Phân tích di truyền cho thấy gen trội không hoàn toàn điều khiển tính trạng lá tím của B. juncea. Bên cạnh đó, gen BjPur, điều khiển sự tăng lên của anthocyanin trong cải mù tạt có lá tím, đã được dòng hóa (cloned). Phân tích BALST và phân tích di truyền huyết thống cho thấy rằng gen  BjPur mã hóa một protein mới, có tính chất yếu tố phiên mã R2R3-MYB. Kết quả chạy trình tự của hai alen khẳng định rằng đoạn phân tử DNA đã được chèn vào tại intron đầu tiên của BjPur trong lá của giống cải lá xanh (LY), khi người ta so sánh với trình tự BjPur của dòng cải lá tím (ZY). Sự chèn đoạn ấy làm giảm đáng kể sự phiên mã của gen BjPur trong lá xanh. Cây cải lá tím có mức độ biểu hiện phân tử transcript của gen BjPur cao hơn một cách có ý nghĩa ở trong lá khi so với rễ, thân, quả cải (siliques), và chồi hoa. Hơn nữa, những chỉ thị phân tử liên quan đến màu sắc lá cải đã được phát triển để người ta phân biệt giống cải này so với giống cải bẹ xanh khác (B. juncea). Đây là kết quả vô cùng có ích  để cải tiến di truyền tính trạng lá cải bẹ xanh có màu tím (loài B. juncea).
 
 
 
 
Di truyền lúa chống chịu nóng
 
Nguồn:Chao HeHong-Yu ZhangYong-Xin ZhangPei FuLi-Li YouWen-Bo XiaoZhao-Hai WangHai-Yan SongYing-Jin HuangJiang-Lin Liao. 2020.Cytosine methylations in the promoter regions of genes involved in the cellular oxidation equilibrium pathways affect rice heat tolerance. BMC Genomics; 2020 Aug 14;21(1):560.  doi: 10.1186/s12864-020-06975-3.

 

Nhiệt độ cao, đặc biệt là nhiệt độ đêm, làm giảm năng suất và chất lượng gạo. Nhiệt độ đêm cao (HNTs: high nighttime temperatures) xảy ra ngày càng thường xuyên hơn do biến đổi khí hậu toàn cầu, do đó, người ta cần  cải tiến giống lúa chống chịu được HNTs. Sự kiện methyl hóa phân tử DNA có thể đặc trưng cho tính trạng mục tiêu, đầy tiềm năng giúp giống lúa chống chịu được HNT, vì cơ chế ấy điều tiết hoạt động của gen và kiểu hình tế bào, phản ứng lại điều kiện ngoại cảnh bất lợi mà không làm thay đổi trình tự nucleotide. Sau khi cho phơi nhiễm trong nghiệm thức HNT, các thành phần của methyl hóa gốc cytosines của CHH context thay đổi rất khác nhau giữa hai dòng lúa coisogenic (đẳng gen) được xử lý ở điều kiện nhiệt độ nóng khác nhau. Kết quả khác nhau trong methyl hóa như vậy lần đầu tiên đã được quan sát trên cytosines rất thành công, ở promoter hoặc ở vùng cận dưới (downstream regions) của yếu tố phiên mã TF và những nguyên tố transposon. Trái lại, những dòng lúa nhạy cảm với nhiệt độ nóng, vùng phân tử DNA có kích thước 358-359 bp thuộc cận dưới của transcriptional factors TFIID subunit 11 và 2-60 bp thuộc cận dưới của mediator of RNA polymerase II transcription subunit 31, hoàn toàn bị phản methyl hóa (demethylated) khi xử lý trong nghiệm thức HNT. Dòng lúa chống chịu nóng, HNTs sẽ đảo ngược những thành phần methyl hóa ấy của cytosines trong vùng promoter của nhiều genbao gồm chu trình làm cân bằng abscisic acid (ABA) liên quan đến ROS (reactive oxygen species), đó là gen mã hóa domain có tính lập lại pentatricopeptide - gen PPR (LOC_Os07g28900) và gen mã hóa domain homeobox (LOC_Os01g19694). Thật vậy, gen PRR sẽ có biểu hiện bị chận lại trong giống lúa nhiễm nhiệt độ nóng, mức độ methyl hóa cytosines ở vùng promoter củaPRR lớn hơn trong giống nhiễm so với giống chống chịu. Sau khi xử lý trong nghiệm thức  HNT, cytosines của CHH context sẽ nhiều hơn cytosines trong những contexts khác để diễn ra phản ứng methyl hóa hết sức khác biệt nhau giữa giống lúa nhiễm và giống lúa chống chịu nóng.
 
 
 
Di truyền tính trạng góc chồi thân cây lúa mì
 
Nguồn: Dehui ZhaoLi YangKaijie XuShuanghe CaoYubing TianJun YanZhonghu HeXianchun XiaXiyue Song & Yong Zhang. 2020.  Identification and validation of genetic loci for tiller angle in bread wheat. Theoretical and Applied Genetics Nov. 2020; vol. 133:3037–3047
 
Hai QTL chủ lực điều khiển tính trạng nông học “góc chồi thân” (tiller angle) đã được phân lập trên nhiễm sắc thể 1AL và 5DL, Gen TaTAC-D1 là gen ứng cử viên của vùng mang QTA.caas-5DL.Dạng hình kiến trúc lý tưởng của cây lúa mì là vô cùng quan trọng để có giống cao sản trong canh tác lúa mì hiện đại. Góc chồi thân TA (tiller angle) là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta sử dụng 266 dòng RILs từ tổ hợp lai Zhongmai 871 (ZM871) và dòng sister của nó Zhongmai 895 (ZM895) để xây dựng bản đồ di truyền tính trạng TA thông qua kỹ thuật extreme pool-genotyping và inclusive composite interval mapping (ICIM). Hai QTLs định vị trên nhiễm sắc thể 1AL và 5DL đã được xác định là gen điều khiển làm giảm các alen liên quan đến góc chồi thân (donor là giống ZM895). Gen QTA.caas-1AL dược phát hiện tại sáu vùng thí nghiệm khác nhau, giải thích được 5,4–11,2% biến thiên kiểu hình. QTL chủ lực và ổn định là QTA.caas-5DL, được xác định tại 6 vùng thí nghiệm khác nhau, giải thích được 13,8–24,8% biến thiên kiểu hình. Hai QTL này được minh chứng sâu hơn qua quần thể con lai hồi giao BC1F4 của tổ hợp lai ZM871/ZM895//ZM871 (121 dòng lúa mì) và ZM871/ZM895//ZM895 (175 dòng lúa mì). Gen TraesCS5D02G322600, định vị tại QTL ở nhiễm sắc thể 5DL, người ta ký hiện là TaTAC-D1, có một chỉ thị SNP ở exon thứ ba với ‘A’ của ZM871 và ‘G’ của ZM895, theo thứ tự, làm thay đổi amino acid của Thr169Ala. Chỉ thị phân tử KASP trên cơ sở kết quả SNP được minh chứng trong hai tập đoàn giống lúa mì cho thấy ảnh hưởng đáng kể của gen TaTAC-D1 đối vớì góc chồi thân. Kết quả extreme pool-genotyping có thể giúp người ta phát hiện QTL đối với tính trạng nông học góc chồi thân và chỉ thị phân tử KASP liên kết chặt chẽ với QTL mục tiêu sẽ được áp dụng trong chương trình cải tiến giống lúa mì cao sản có kiến trúc cây theo mong muốn.
 
 
 
Ứng dụng GWAS trong cải tiến giống cỏ wheatgrass
 
Nguồn: Jared CrainSteve LarsonKevin DornTraci HagedornLee DeHaan & Jesse Poland. 2020.  Sequenced-based paternity analysis to improve breeding and identify self-incompatibility loci in intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium). Theoretical and Applied Genetics Nov. 2020; vol. 133: 3217–3233.
 
Cỏ lúa mì (wheatgrass) còn có tên là tiểu mạch thảo, với tên khoa học là Thinopyrum intermedium,được người ta sử dụng làm thực phẩm chức năng. GWAS được áp dụng để xác định dòng cha (paternity assignment) nhằm tìm hiểu cặn kẽ sự thụ tinh  của loài Thinopyrum intermedium trong chương trình cải tiến giống cỏ. Thiếu con lai trong bất cứ tổ hợp lai nào giũa bố mẹ tùy thuộc vào những loci của gen có tính chất tự bất tương hợp gần (near self-incompatibility genes). Trong các loài giao phấn chéo, như IWG (intermediate wheatgrass)  tên khoa học là Thinopyrum intermedium, hiện tượng đa giao (polycrossing) thường được sử dụng để tạo ra những con lai tái tổ hợp mới (novel recombinants) thông qua từng chu kỳ chọn lọc, nhưng nó không thể theo dấu vết của phấn hóa từ bố được (pollen-parent pedigrees). Người ta không biết được những gen SI (self-incompatibility: tự bất tương hợp) mà gen ấy có thể làm hạn chế số cặp lai duy nhất nào đó (unique crosses). Tác giả nghiên cứu khả năng của NGS (next-generation sequencing) để khẳng định dòng bố (paternity) và xác định những gen SI giả định trong loài giao phấn chéo wheatgrass. Sử dụng một quần thể tham chiếu bao gồm 380 cá thể được làm tữ những tổ hợp lai có kiểm soát từ 64 bố mẹ, người ta xác định dòng bố với độ tin cậy 92% theo phần mềm Cervus. Tiếp cận phương pháp này, có 80% của 4158 dòng lai (n = 3342) từ kết quả đa giao của 89 bố mẹ cần được theo dõi paternity. Trong số 89 phấn hoa của bố, có 82 (chiếm 92%) đại diện cho 1633 full-sib families duy nhất, đại diện cho 42% tổ hợp lai. Số lượng con lai trên mỗi phấn hoa thụ phấn thành công biến thiên từ 1 đến 123, với số hoa nở (inflorescences) bởi thụ phấn thành công của hạt phấn của bố tương quan có ý nghĩa với số con lai (r = 0,54, p < 0,001). Chỉ số đa dạng Shannon, đánh giá số lượng tổng cộng và sự đại diện của các họ, đạt giá trị 7,33 so với giá trị tối đa lý thuyết 8,98. Trắc nghiệm lại giả thuyết này về tác động của gen SI, người ta tiến hành GWAS (genome-wide association study) bao gồm tất cả số con lai được quan sát từ 89 bố mẹ để xác định ảnh hưởng di truyền có liên quan đến non-random mating (giao phối không có tính ngẫu nhiên), bao gồm marker loci định vị gần các gen giả định GI. Xét nghiệm dòng cha trong con lai đa giao có thể tác động đến chương trình cải tiến giống cỏ lúa mì trong tương lai nhằm tối ưu hóa phương pháp đa giao, duy trì được đa dạng di truyền, khẳng định kiến trúc di truyền của vật liệu bố mẹ.
 
 
Hình 3: Giản đồ Manhattan của GWAS thuộc 4 models với 9358 chỉ thị phân tử. Đường chấm đỏ biểu thị FDR (false discovery rate), xác suất 0.05. Đường thẳng màu đỏ là giá trị FDR, xác suất 0.05 trong so sánh “multiple” ở từng NST mang một putative SI gene (chromosomes 1, 2, 3, và 6). Panels biệu trưng cho: (A) GWAS sử dụng kiều gen silico progeny mã hóa tại single-loci, hệ thống hợp tử có tính chất self-incompatibility, n = 7921. (B) Principal component analysis (PCA) của  matrix principal component (PC) 1. (C) PCA của PC 2. (D) PCA của PC 3, n = 89.
 
 
 
Các bài viết khác
Video Clip
Thống kê lượt truy cập
số người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cậpsố người truy cập
số người truy cậpHôm nay:100
số người truy cậpHôm qua:397
số người truy cậpTuần này:3639
số người truy cậpTháng này:12569
số người truy cậpTất cả:478399
số người truy cậpĐang trực tuyến:17