Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN 26 THÁNG 10 ĐẾN 01 THÁNG 11 NĂM 2020
 
 
Chỉnh sửa hệ gen đậu nành bằng đột biến chủ đích tại nhiều gen cùng một lúc (multiplex)
 
Nguồn: Mengyan BaiJuehui YuanHuaqin KuangPingping GongSuning LiZhihui ZhangBo LiuJiafeng SunMaoxiang YangLan YangDong WangShikui SongYuefeng Guan. 2020. Generation of a multiplex mutagenesis population via pooled CRISPR-Cas9 in soya bean. Plant Biotechnol J. 2020 Mar; 18(3):721-731.  

 

Kết quả thanh lọc di truyền các dòng đột biến có chủ đích cây đậu nành [Glycine max (L.) Merr.] bị hạn chế bởi hệ gen có bản chất paleopolypoid của nó. Hệ thống CRISPR-Cas9 có thể tạo ra những đột biến theo kiểu multiplex (nhiều gen được chỉnh sửa cùng một lúc) với complex genomes. Tuy nhiên, hiệu quả chuyển nạp của đậu nành thường thấp, do vậy, còn nhiều trở ngại khi áp dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen bằng hệ thống CRISPR-Cas9 như một công cụ để sàng lọc di truyền. Tác giả công trình này đã tiến hành sử dụng công cụ CRISPR-Cas9 làm nền để tạo ra quần thể đột biến có chủ đích theo kiểu multiplex mutagenesis. Người ta tối ưu hóa các bước mang tính chất then chốt trong quy trình thanh lọc, bao gồm thiết kế vector, đánh giá sgRNA, chuyển nạp, xác định sgRNA và chỉnh sửa gen được minh chứng. Người ta thiết kế 70 CRISPR-Cas9 vectors để chỉnh sửa 102 gen ứng cử viên và  những paralogs của chúng (gen đồng dạng) được điều khiển theo quy trình chuyển nạp trong 16 batches. Quần thể con lai có 407 dòng T­0 thu nhận tất cả phân tử sgRNAs với kết quả tần suất đột biến là 59,2%, trong đó 35,6% dòng đậu nành có thể đột biến multiplex. Tần suất đột biến trong quần thể con lai thế hệ T1 có thể gia tăng nhiều hơn cho dù có thể khảm trong cây transgenic. Trong quần thể này, người ta xác định dòng transgenic có dạng đột biến kép gmric1/gmric2 làm tăng số nốt sần và dòng transgenic có dạng đột biến ba gmrdn1-1/1-2/1-3 làm giảm số nốt sần. Đây là nghiên cứu có tính chiến lược để tạo ra dòng đột biến nhiều gen đích cùng một lúc (targeted multiplex mutant) để khắc phục tình trạng gene redundancy trong cây đậu nành cũng như các loài cây trồng khác.
 
Lúa chuyển gen Cry1C không ảnh hưởng đến tập tính thích nghi của rầy nâu

Nguồn: Xuefei ChangLinlin SunDuo NingCong Dang, Hongwei YaoQi FangYufa PengFang WangGongyin Ye. 2020. Cry1C rice doesn't affect the ecological fitness of rice brown planthopper, Nilaparvata lugens either under RDV stress or not. Sci Rep. 2020 Oct 2;10 (1):16423. doi: 10.1038/s41598-020-73465-7.

Rủi ra tiềm năng của lúa Bt đối với sinh vật chân đốt không chủ đích NTAs (non-target arthropods) cần được đánh giá và xác định trước bị thương mại hóa giống chuyển gen. Gần đây, người ta xem xét ảnh hưởng của giống lúa Bt đối với NTAs dưới điều kiện stress sinh học và phi sinh học, với nhiều sự lưu ý đặc biệt. Các tác giả công trình này mô tả ảnh hưởng của giống lúa Bt T1C-19 (Cry1C rice) đối với côn trùng herbivore không chủ đích, Nilaparvata lugens (rầy nâu, BPH) có mang không có mang RDV (siêu vi gây lúa lùn: rice dwarf virus). BPH biểu hiện trạng thái không thích ăn, không đẻ giữa cây lúa Bt T1C-19 và cây không Bt nguyên thủy Minghui 63 (MH63), cũng như giữa  cây bị siêu vi RDV-và cây không bị siêu vi RDV. Cây lúa trong tình trạng bị nhiễm RDV, cho thấy tương tác gi74a cây chủ và ký sinh có tác động rất ít đến mức độ sống sót, mức độ phát triển và khả năng thụ tinh của BPH. So sánh với cây đối chứng (non-Bt), cây lúa Bt T1C-19 có nhiễm và không nhiễm siêu vi RDV đều chịu ảnh hưởng không ý nghĩa về thống kê trên tất cả thông số sinh học về sự sống của rầy nâu, bao gồm rm, R0, T, DT và λ. Kết luận rằng lúa Bt T1C-19 không ảnh hưởng gì đến thích nghi sinh thái (ecological fitness) của BPH trong nghiệm thức có hoặc không có RDV.
 
Phân đạm & Gen kháng rầy nâu Bph14
 

 

Nguồn:Ze SunJin-Hua ShiTao FanChao WangLe LiuHuanan JinCaroline Ngichop FobaMan-Qun Wang. 2020. The control of the brown planthopper by the rice Bph14 gene is affected by nitrogen. Pest Manag Sci. 2020 Nov; 76(11):3649-3656.

Rầy nâu (BPH) là sâu hại chủ yếu ở ruộng lúa Á Châu. Gen Bph14 là gen kháng rầy nâu đầu tiên được dòng hóa thành công (cloned), kích thích sự lắng đọng của callose, trong khi nó ngăn cản sự hút dinh dưỡng của rầy nâu. Bón phân đạm làm cho cây tăng trưởng tốt và tăng cường tính kháng. Tuy nhiên, có ít minh chứng về ảnh hưởng của bón đạm trên hàm lượngcallose hoặc sự điều tiết tính kháng BPH của cây lúa. Do đó, nghiên cứu này nhằm các định lại ảnh hưởng của phân đạm thông qua giống lúa Luo you 9348 (mang gen Bph14, kháng mạnh với rầy nâu), giống lúa Yang liang you 6 (không mang genBph14, rất nhiễm rầy). Chúng được trồng theo những nghiệm thức bó phân đạm khác nhau (0, 90, 180 kg N ha-1 ) để xác định ảnh hưởng của phân đạm đối với tính kháng của cây lúa không cho rầy nâu chích hút. Thí nghiệm ghi nhận sự hoàn thiện của BPH, phổ biến thiên của chất bay hơi từ cây và tính ưa thích của BPH trong điều kiện phòng thí nghiệm và điều kiện ngoài đồng. BPH đẻ trứng được quan sát cẩn thận, tổng số trứng và tính ứa thích của rầy tăng khi hàm lượng phân N tăng đối với cả hai giống lúa nói trên. Tuy nhiên, biểu hiện genBph14, hàm lượng callose và sự chích hút của BPH đã suy giảm đáng kể khi bón phân đạm tăng của giống lúa Luo you 9348, so với giống Yang liang you 6. Cũng như vậy, sụ phát thải khí terpene ra không khí tăng ở nghiệm thức bón nhiều phân đạm, kết qủa là làm tăng số rầy nâu trên cả hai giống lúa. Phân tích phương sai hai chiều cho thấy có sự tương tác  có ý nghĩa về thống kê giữa giống lúa và phân đạm đối với tập tính ăn của BPH..

 

Protein lectin của cây lúa Osr40c1 và sự chống chịu khô hạn

Nguồn: Salman SahidChandan RoySoumitra Paul , Riddhi Datta. 2020. Rice lectin protein Osr40c1 imparts drought tolerance by modulating OsSAM2, OsSAP8 and chromatin-associated proteins. J Exp Bot; 2020 Aug 27; eraa 400.  doi: 10.1093/jxb/eraa400.

Lectin proteins có vai trò quan trọng giúp cây trồng phản ứng lại stress sinh học và phi sinh học. Trong cây lúa, cho dù protein lectin Osr40c1, đã được người ta ghi nhận rằng được điều tiết khi vây bị stess khô hạn, nhưng cơ chế phân tử về hoạt động chống chịu khô hạn như thế nào vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể. Các tác giả của công trình nghiên cứu này đã tiến hành xem xét sự biểu hiện của gen Osr40c1 tương quan với tính chống chịu khô hạn trong nhiều giống lúa khảo nghiệm. Cây lúa transgenic biểu hiện mạnh mẽ gen Osr40c1 có khả năng chống chịu hạn tốt hơn cây nguyên thủy (wild-type). Sự biểu hiện lệch (ectopic expression) của gen Osr40c1 trong cây thuốc lá cho năng suất giống như kết quả này. Điều thú vị là, protein lectin đóng vai trò định vị trong nucleo-cytoplasmic và được tìm thấy có tương tác với một số protein có phản ứng với khô hạn như OsSAM2, OsSAP8, OsMNB1B, vàOsH4. Làm câm gen mã hóa protein này, mỗi gen tương ứng mỗi protein, dẫn đến kết quả cây không chịu hạn; trong cây thuốc lá, cây transgenic mang Osr40c1 là những partners rất cần thiết cho protein tính chống chịu hạn trên cơ sở protein Osr40c1. Bên cạnh đó, sự kết hợp của Osr40c1 với những protein đóng vai trò partners đặc biệt chỉ xảy ra khi cây bị stress khô hạn hình thành nên multi-protein complex. Như vậy vai trò của Osr40c1 protein lần đầu tiên được khẳng định trong chống chịu khô hạn bởi sự điều tiết đồng thời với OsMNB1B, OsSAM2, và OsH4 proteins, cho thấy OsSAP8 kích hoạt vùng cận dưới của sự thể hiện gen.
 
Tích hợp những QTLs chống chịu khô hạn, mặn và ngập, nhờ chỉ thị phân tử trong sàng lọc dòng con lai của cây lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn: Valarmathi MuthuRagavendran AbbaiJagadeeshselvam NallathambHifzur RahmanSasikala RamasamyRohit KambaleBharathi AyyenarRaveendran Muthurajan. 2020. Pyramiding QTLs controlling tolerance against drought, salinity, and submergence in rice through marker assisted breeding. PLoS One; 2020 Jan 7;15(1): e0227421.

Tăng năng suất bị hạn chế bởi stress phi sinh học trước biến đổi khí hậu, ví dụ khô hạn, ngập, mặn. Phát triển một giống lúa nào đó mang bản chất di truyền được tích hợp để chống chịu với những stress phi sinh học chủ yếu ấy sẽ giúp người ta gia tăng được năng suất lúa theo chiến lược của toàn cầu. Các tác giả đã tiến hành phát triển các dòng lúa chống chịu với stress phi sinh học trên nền tảng di truyền của giống lúa chủ lực đại trà IWP (Improved White Ponni) thông qua du nhập các QTL chủ lực liên quan đến chống chịu khô hạn (qDTY1.1, qDTY2.1), mặn (SalTol) và ngập (Sub1) thông qua phương pháp hồi giao cải tiến nhờ chỉ thị phân tử (marker assisted backcross). Đánh giá kiểu gen được tiến hành ở các thế hệ con lai hồi giao đầu tiên BILs (backcrossed inbred lines). Kết qủa là  có 3 dòng con lai 3-11-9-2, 3-11-11-1, và 3-11-11-2, mang bốn QTLs chủ đích và phục hồi tối đa khả năng của hệ gen dòng tái tục (recurrent parent) đến 88,46%. Quần thể BILs biểu hiện tính trạng nông học tốt, phẩm chất hạt tốt so sánh với IWP và làm tăng cường chức năng chịu được phân giải nước, chịu mặn, chịu ngập sso với dòng tái tục IWP. Quần thể BILs làm tăng tính chống chịu mặn ở giai đoạn nẩy mầm, làm tăng chiều dài chồi thân, chiều dài rễ, và chỉ số cường lục (vigor index) so với IWP. Ba dòng BILs biểu hiện triệu chứng giảm tổn thương vì stress mặn (NaCl) và stress do phân giải nước (PEG) tốt hơn so với IWP. Vào lúc 12 ngày sau khi cây lúa bị ngập, BILs biểu hiện tăng cường sự sống và sự hồi phục mạnh mẽ, trong khi IWP hoàn toàn thất bại. BILs được tìm thấy có khả năng phẩm chất hạt như dòng mẹ. Kết qua chứng minh rằng người ta có thể tích hợp các QTL đích vào trong cùng một dòng lúa với khả năng chống chịu khô hạn, mặn và ngập.
 
Bảng 2: Chỉ thị phân tử chính và trình tự cặp mồi
 
 
Hình 1: Đánh giá kiểu gen bằng GGT của 3 quần thể BILs ưu việt, biểu hiện sự phục hồi hệ gen mẹ IWP
 
 
Hình 2: Đa hình của bố mẹ tương ứng với những markers liên kết với QTLs chủ đích.

 
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:95
số người truy cậpHôm qua:397
số người truy cậpTuần này:3634
số người truy cậpTháng này:12564
số người truy cậpTất cả:478394
số người truy cậpĐang trực tuyến:23