Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN 14 THÁNG 12 ĐẾN 20 THÁNG 12 NĂM 2020
bản tin khoa học
 
Lúa kháng rầy nâu chuyển gen Bt, lúa trồng và lúa hoang
 

  

Nguồn: Yongbo LiuWeiqing WangYonghua LiFang LiuWeijuan HanJunsheng Li. 2020.Transcriptomic and proteomic responses to brown plant hopper (Nilaparvata lugens) in cultivated and Bt-transgenic rice (Oryza sativa) and wild rice (O. rufipogon). Journal of Proteomics; 2020 Nov 17;104051.  doi: 10.1016/j.jprot.2020.104051. 

Chiến lược giống kháng rấy nâu vẫn được xem xét trong chọn tạo giống lúa cao sản, bao gồm chọn giống truyền thống với du nhập gen đích từ lúa hoang, kết hợp với chuyển nạp gen. Giống lúa trồng và giống lúa chuyển gen Bt (Oryza sativa), hai nguồn vật liệu có ecotypes từ lúa hoang O. rufipogon được xử lý trong nghiệm thức thả rầy 72 giờ (Nilaparvata lugens). Rầy nâu N. lugens chích hút được so sánh của giống lúa trồng là 568 giống biểu hiện gen mã hóa khác nhau DEGs (differentially expressed genes) và 4 giống biểu hiện gen mã hóa protein khác nhau DAPs (differentially accumulated proteins); trong khi giống lúa chuyển gen là 2098 DEGs và 11 DAPs; hai ecotypes lúa hoang là 1990, 39 biểu hiện DEGs và 1932, 25 biểu hiện DAPs . Kết quả phân tích iTRAQ cho thấy 79 mẫu giống biểu hiện DAPs. người ta xác định lại bằngRNA-seq ghi nhận rằng: giá trị GO tối thiểu và chu trìnhKEGG của cây lúa phản ứng lại sự chích hút của rầy trong mẫu giống lúa trồng. DAPs nhiều lên đáng kể với hai GO terms có liên quan với gen kháng Bph14 vàBph33. Hầu hết mẫu giống DEGs và DAPs đều có liên quan đến các tiến trình sinh học cây lúa, tương tác giữa cây chủ và côn trùng, sự truyền tín hiện các hormone thảo mộc, sự truyền tín hiệu hormone và yếu tố phiên mạ -–làm điều tiết phản ứng miễn dịch của cây lúa đối với xâm hại của rầu nâu. Có sự giống nhau giữa lúa hoang và lúa Bt đối với động thái có tính chất transcriptomic và proteomic khi cây lúa phản ứng với rầy nâu chích hút, trong khí đó, mẫu giống lúa trồng không có đủ chu trình phản ứng với sự chích hút ấy. Như vậy kỹ thuật iTRAQ vàRNA-seq xác định được 39 gen DEGs và DAPs của mẫu giống lúa trồng ở cây mạ, của mẫu giống lúa Bt và hai ecotypes của lúa hoang, trong điều kiện bị rầy nâu chích hút. Mẫu lúa hoang biểu hiện DEGs và DAPs liên quan đến các chu trình sinh học của tương tác giữ cây chủ và  pathogen, sự truyền tín hiệu phytohormone. Mẫu giống lúa trồng thiếu những chu trình ấy khi phản ứng với chích hút của rầy nâu. Sự thuần hóa từ lúa hoang sang lúa trồng làm cây lúa yếu hơn  đối với côn trùng herbivory. Sự chèn đoạn genBt vào lúa trồng làm tăng cường phản ứng của cây chủ với rầy nâu.

 
 
 
Đậu nành chỉnh sửa gen: thành tựu và thách thức
 
Nguồn: Hu XuLixiao ZhangKang ZhangYidong Ran. 2020. Progresses, Challenges, and Prospects of Genome Editing in Soybean ( Glycine max). Front Plant Sci. ; 2020 Oct 22;11:571138.
 
Đậu nành là cây trồng cung cấp dầu và đạm cho toán cầu, là nguồn thực phẩm và nguyên liệu công nghiệp năng lượng sinh học. Sự tăng dần đều sản lượng đậu nành trong thế kỷ đã qua chủ yếu nhờ vào phương tiện di truyền, như lai bố mẹ, đột biến và biến nạp gen. Tuy nhiên, sự hạn chế của nguồn vật liệu bố mẹ và lĩnh vực xã hội phức tạp khi sử dụng cây chuyển gen làm cản trở tốc độ cải tiến giống đậu nành có nhu cầu rất cao trên toàn cầu. Tiếp cận những phương pháp mới về genomics và phát triển enzyme SSNs (site-specific nucleases) trên cơ sở công nghệ chỉnh sửa gen đã giúp nguồn biến dị di truyền đậu nành cải tiến đáng kể - là tiềm năng để cải biên chính xác mục tiêu kiểm soát gen đích đối với những tính trạng nông học quan trọng. Enzyme ZFNs, TALENS và CRISPR/Cas9 rất thích hợp cho chỉnh sửa gen theo hệ thống nhằm cải biên gen bằng mất đoạn, thêm đoạn, thay đoạn và làm đúng hệ gen cây đậu nành. Khả năng hiện có của hệ gen tham chiếu (reference genome) và nguồn tài nguyên di truyền cây đậu nành làm tăng lên tính khả thi của kết quả chỉnh sửa gen thành công và phát triển giống đậu nành mới. Đây là bài tổng quan rất tốt về hiện trạng của genome editing trong cải tiến giống đậu nành hiện nay và hướng đi của thế giối ngày mai.
 
 
 
Giải toàn bộ hệ gen con rầy mềm ký sinh của cây đậu nành
 
Nguồn: Jacob A WengerBryan J CassoneFabrice LegeaiJ Spencer JohnstonRaman BansalAshley D YatesBrad S CoatesVitor A C PavinatoAndy Michel. 2020. Whole genome sequence of the soybean aphid, Aphis glycines. Insect Biochem Mol Biol; 2020 Aug;123:102917.  
 
Aphids là sinh vật mô hình (model organisms) đối với cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Trong hơn 5.000 loài dự kiến, chỉ có 3 loài aphids được công bố trình tự DNA của toàn hệ gen: aphid ký sinh đậu Hà Lan (pea aphid: Acyrthosiphon pisum), aphid ký sinh trên lúa mì (Russian wheat aphid: Diuraphis noxia), và aphid ký sinh trên cây đào lông (green peach aphid: Myzus persicae). Ở đây người ta báo cáo kết quả chạy trình tự DNA của toàn hệ gen con aphid thứ tư, đó là soybean aphid: Aphis glycines, một đối tượng gây hại nghiêm trọng cho canh tác đậu nành trên toàn thế giới (Glycine max). Sự sẵn sàng nguồn tư liệu hệ gen sẽ rất quan trọng cho nhà nghiên cứu để xây dựng nên một giải pháp quản lý rầy mềm thực sự hữu hiệu và bền vững, cũng như phát triển kiến thức của loài người về sự tiến hóa của con aphid. Tất cả 302,9 Mbp của draft genome assembly đối với con Aphis glycines được sử dụng như một phương pháp tiếp cận mang tính chất hybrid sequencing. Kết quả assembly như vậy cho thấy sự hoàn chỉnh hệ gen của nó rất cao, với tất cả gen đự đoán là  19.182 gen, 92% phân tử transcrip của Aphis glycines trên bản đồ để tạo những contigs, và tính chất liên tục với khung mang gen scaffold N50 có kích thước 174.505 bp. Assembly này đại diện cho 95,5% kích thước hệ gen dự đoán là 317,1 Mbp trên cơ sở kết quả của flow cytometry. Con Aphis glycines có hệ gen aphid nhỏ nhất được biết cho đến nay, trên cơ sở kích thước genome  được cập nhất của 19 loài aphid. Hàm lượng số phân tử DNA mang tính chất repetitive của aphid đậu nành trong assembly hệ gen (81,6 Mbp hoặc 26,94% của assembly có giá trị 302,9 Mbp) cho thấy có sự suy giảm số lượng nguyên tố chuyển vị được xếp  hạng so sánh với con aphid của đậu Hà Lan (Aphis pisum), đóng góp vào kết quả hệ gen nhỏ của chúng. Kết quả phân tích so sánh củ những họ gen với nhau liên quan đến cây chủ chuyên tính (cytochrome P450's vàeffectors), là kết quả rất quan trọng giải thích sự tiến hóa của aphid đậu nành. Draft genome sequence của con aphid đậu nành là nguồn tư liệu nghiê cứu về sự tiến hóa cua hệ gen con aphid, sự tương tác của nó với cây ký chủ, và các gen ứng cử viên phục vụ phương pháp quản lý sâu hại tiên tiến.
 
 
 
Di truyền tính kháng bệnh đốm đen lá cây hoa hồng
 
Nguồn: D. C. Lopez AriasA. ChastellierT. ThouroudeJ. BradeenL. Van EckYannick De OliveiraS. PaillardF. FoucherL. Hibrand-Saint Oyant & V. Soufflet-Freslon. 2020. Characterization of black spot resistance in diploid roses with QTL detection, meta-analysis and candidate-gene identification. Theoretical and Applied Genetics; Dec. 2020; vol. 133:3299–3321.
 
Hai QTL ổn định với môi trường liên kết với tính trạng kháng bệnh đốm lá đen (black spot) trong cây bông hồng Rosa wichurana đã được phân lập, trên nhiều quần thể khác nhau, chúng định vị trên LG 3 và 5. Tính chất đồng vị trí giữa những gen R và gen  tự vệ (defense response genes) được khẳng định qua kỹ thuật meta-analysis. Sự phát triển của bệnh rose black spot (BSD) do nấm Diplocarpon rosae Wolf. Đây là bệnh được kiểm soát bằng thuốc diiệt nấm. Tuy nhiên, ngày nay nguòi ta có xu hướng giảm thiểu chất hóa học trong canh tác cây trồng, cho nên, nhu cầu giống kháng bệnh trở nên hữu ích. Tính kháng bệnh này là di truyền số lượng bởi các gen chủ lực tương tác nhau (Rdr genes) đã và đang được nghiên cứu nhưng tính kháng số lượng đối vớiBSD yêu cầu mức độ nghiên cứu thâm sâu hơn. Theo đó, quẩn thể con lai phân ly liên quan đến tính kháng bệnh BSD của cây bố Rosa wichurana được đánh giá kiểu hình về tính kháng bdệnh qua nhiều nă,, nhiều địa điểm khác nhau. Một phương pháp tiếp cận có tên là pseudo-testcross được gnười ta áp dụng, cho kết quả 6 bản đồ bao gồm bố mẹ và con lai. Sử dụng 45 QTLs riêng lẽ có hiệu quả cao đối với tính kháng BSD người ta lập ra một bản đồ di truyền của cây đực (male maps) trên LG mang ký tự B3, B4, B5 và B6. Bên cạnh là bản đồ di truyền của cây cái (female maps) với 12 QTLs trên LG mang ký tự A1, A2, A3, A4 và A5. Hai vùng chủ lực liên kết với tính kháng BSD được xác định trên LG mang ký tự B3 và B5 của male maps và được tích hợp thành một consensus map có từ 3 bản đồ male maps. Người ta áp dụng kỹ thuật meta-analysis để thu hẹp dần vùng giả định (narrow down the confidence intervals) của những QTLs này từ 3 quần thể bằng meta-QTLs. Hai điểm nóng hoặc meta-QTLs đã được tìm thấy trên từng nhóm liên kết (LG), cho phép thu hẹp được quãng giả định còn 10,42 cM đối với B3 và 11,47 cM đối với B5.Chạy annotation chuyên về các gen mã hóaNBS-LRR củaassembly hệ gen này với kỹ thuật của Hibrand et al. đã hoàn thiện kết quả, khai thác được bản chất đồng vị trí của những gen R. Co-localization với những gen tự bảo vệ cũng được nghiên cứu.
 
 
 
Inceptin receptor và phản ứng tự vệ của cây với sâu xanh Spodoptera exigua
 
Nguồn: Adam D. Steinbrenner, Maria Muñoz-Amatriaín, Antonio F. Chaparro, Jessica Montserrat Aguilar-Venegas, Sassoum Lo, Satohiro Okuda, Gaetan Glauser, Julien Dongiovanni, Da Shi, Marlo Hall, Daniel Crubaugh, Nicholas Holton, Cyril Zipfel, Ruben Abagyan, Ted C. J. Turlings, Timothy J. Close, Alisa Huffaker, and Eric A. Schmelz. 2020. A receptor-like protein mediates plant immune responses to herbivore-associated molecular patterns. PNAS December 8, 2020 117 (49) 31510-31518
 

  

 

Cây phản ứng với stress sinh học nhờ hệ thống miễn dịch (immune system) của thụ thể (receptors) để nhận biết những phân tử có liên quan đến những nguy hiểm sắp xảy ra cho cây. Người ta xác định được một phân tử immune receptor, đặt tên là inceptin receptor (INR), có khả năng liên quan đến phản ứng khi cây bị stress sinh học để xác định đoạn phân tử inceptin peptide có trong dịch tiết từ khẩu biện sâu hại cây. Giống như những immune receptors của thực vật, INR được mã hóa bởi những loài cây đặc biệt nào đó tương thích với nó, nhưng vẫn có thể chuyển cho họ thực vật gắn với truyền tín hiệu và chức năng tự vệ cây. Trong khi đó, INR chỉ được tìm thấy trong cây cowpea, đậu cô ve, và một số loài cây học đậu khác, nó gắn liền với phản ứng của elicitor trong cây thuốc lá chuyển gen và ức chế sự tăng trưởng của sâu non. INR phát triển chiều rộng của phổ ghi nhận thụ thể để tìm thấy sâu hại thuộc nhóm herbivores.
Herbivory là nền tảng của sự điều tiết chuỗi thức ăn sinh học toàn cầu và sự thất thu trong nông nghiệp bởi dịch sâu hại. Kích thích phản ứng tự vệ của cây đối với côn trùng herbivores sẽ làm tăng cường tính kháng theo khái niệm kinh điển là herbivore-associated molecular patterns (HAMPs). Tuy nhiên, xác định chiónh xác thụ thể (receptors) và elicitors kết hợp với sự nhận biết loài côn trùng herbivore nào đó vẫn còn là câu hỏi. Người ta tìm thấy một receptor liên quan đến truyền tín hiệu và kết quả tự vệ của cây nhận biết HAMP của nước bài tiết ở khẩu biện côn trùng OS (caterpillar oral secretions). Đậu cowpea (Vigna unguiculata) và đậu cô ve (Phaseolus vulgaris), có phản ứng chuyên biệt vớiOS thông qua sự nhận biết về đoạn phân tử proteolytic của  chloroplastic ATP synthase, termed inceptins. Sử dụng phương pháp di truyền thuận (forward-genetic mapping) về phản ứng của cây được kích thích inceptin, người ta xác định một leucine-rich repeat receptor tương ứng, có tên là INR, chuyên tính cho các loài rau họ đậu và đủ để tạo những phản ứng nhằm kích hoạt inceptin để tăng cường tính kháng con sâu xanh armyworms (Spodoptera exigua) của cây thuốc lá.
Xem
 
 
Hình 1: Cowpea phản ứng với inceptin peptide liên quan đến một locus di truyền.

 
 
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:27
số người truy cậpHôm qua:288
số người truy cậpTuần này:27
số người truy cậpTháng này:27
số người truy cậpTất cả:509126
số người truy cậpĐang trực tuyến:12