Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN 28-12-2020 đến 03-01-2021
 
 
Tác động tiến hóa của sự lập đoạn trong hệ gen của họ cây Hòa Thảo
 
Nguồn: Solji LeeSehyun ChoiDonghyun JeonYuna Kang & Changsoo Kim. 2020. Evolutionary impact of whole genome duplication in Poaceae family. Journal of Crop Science and Biotechnology; Dec. 2020; vol. 23:413–425.
 
  

 

Tính chất WGD (whole genome duplication): sự lập đoạn trong toàn hệ gen là hiện tượng phổ biến của thực vật, làm ra sự đa dạng về loài, làm tăng tính chuyên biệt (speciation), và có vai trò quan trọng trong cung cấp nguồn vật liệu di truyền mới để cây trồng tiến hóa. Cho đến nay, nhiều chức năng mới của gen biểu hiện như pseudogenization, neofunctionalization, vàsubfunctionalization đã và đang tiến hóa thông qua sự kiện lập đoạn này WGD. WGD đã và đang diễn ra nhiều lần trong suốt quá trình tiến hóa của thực vật hạt kín angiosperms trải qua hơn 200 triệu năm. Poaceae, một trong những họ thực vật lớn nhất của angiosperms, được xem như một trong những thực vật có giá trị kinh tế và môi sinh lớn nhất, với khoảng 600 chi (genera) và 10.000 loài (species). Rất nhiều nghiên cứu di truyền được thực hiện cho họ Hòa Thảo. Tuy nhiên, người ta vẫn chưa có những nghiên cứu quan hệ huyết thống có tính chất tích cực nhất cho các loài của họ Poaceae. Thông qua kỹ thuật comparative studies của các nhóm thực vật chính thuộc Poaceae, bài tổng quan này đã tập trung nói về ảnh hưởng của sự kiện genome duplication trong họ Poaceae, kết quả như thế nào đến lịch sử tiến hóa của họ này, và những thay đổi gì xảy ra cho số lượng nhiễm sắc thể.

 
 
 
Giống lúa chuyển gen Bt kháng sâu đục thân màu vàng
 
Nguồn: Amy Estiati. 2020.Development of Bt rice potential for yellow stem borer control. Journal of Crop Science and Biotechnology; December 2020; vol. 23:395–403.
 
Lúa (Oryza sativa L.) bị tấn công bởi sâu đục thân màu vàng sẽ giảm năng suất và phẩm chất gạo nghiêm trọng. Sâu có tên tiếng Anh là yellow stem borer (YSB); tên khoa học là Scirpophaga incertulas Walker. Áp dụng thuốc trừ sâu ít hiệu quả vì sâu non sống và ăn luồn bên trong thân lúa, ngăn cản thuốc tiếp xúc trực tiếp đến sâu non. Trồng giống lúa kháng YSB là chiến lược quan trọng vì nó rất thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, nguồn vật liệu cho gen kháng trong ngân hàng gen cây lúa rất ít hầu như không có, để tiến hành lai tạo giống lúa truyền thống. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) là vi khuẩn Gram dương tạo ra protein có tính chất giết được sâu, đó là Cry toxins rất độc cho sâu YSB. Du nhập gen đích cry từ Bt vào cây lúa bằng kỹ thuật di truyền đã và đang trở nên phổ cập và thành công. Một số chiến lược giống kháng sâu được người ta thực hiện để làm tăng mức độ biểu hiện và duy trì  tính hiệu quả của Bt toxins trong cây lúa transgenic, bao gồm các gen tối ưu hóa mật mã di truyền (codon usage-optimized genes), những promoters mạnh mẽ và những promoter có tính chất "wound-inducible'’ và kỹ thuật quy tụ các gen (gene stacking). Xét nghiệm sinh học côn trùng trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhà kính và ngoài đồng ruộng đều cho thấy dòng lúa transgenic mang và biểu hiện mạnh mẽ các gen cry đều rất kháng sâu đục thânm YSB so với cây nguyên thủy. Do vậy, phát triển cây lúa transgenic mang gen và biểu hiện mạnh mẽ gen cry từ Bt là một chiến lược rất tốt để có giống lúa cao sản kháng sâu đục thân màu vàng.
 
 
 
QTLs điều khiển chiều dài hoa lúa mì kết hợp với năng suất, độc lập với chiều cao cây
 
Nguồn: Cong LiHuaping TangWei LuoXuemei ZhangYang MuMei DengYaxi LiuQiantao JiangGuoyue ChenJirui WangPengfei QiZhien PuYunfeng JiangYuming WeiYouliang ZhengXiujin Lan & Jian Ma. 2020.  A novel, validated, and plant height-independent QTL for spike extension length is associated with yield-related traits in wheat. Theoretical and Applied Genetics; Dec. 2020; vol. 133:3381–3393.

 

QTL mới có tính chất độc lập với chiều cao, thể hiện ổn định trong điều khiển tính trạng chiều dài hoa lúa mì, định vị trên nst 5AS đã được phân lập và được minh chứng qua nhiều quần thể con lai; liên kết chặt với chỉ thị phân tửKASP. Là một tính trạng nông học quan trọng; chiều cao cây lúa (PH), chiều dài hoa lúa (SEL); chúng đóng vai trò hình thành nên dạng hình cây lúa mì lý tưởng. Mặc dù có nhiều QTLs quy định chiều dài hoa lúa SEL trong hệ gen lúa mì đã được báo cáo, nhưng kiến thức của chúng ta về những PH-independent loci vẫn còn khá mù mờ. Theo kết quả này, hai quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) được đánh giá kiểu gen bằng phần mềm Wheat55K SNP để tìm kiếm những QTL điều khiển chính SEL thông qua kết quả đánh giá kiểu hình tại 6 địa điểm ruộng thí nghiệm khác nhau. Có tổng cộng 30 QTL điều khiển SEL được tìm thấy trong 2 quần thể RIL này, 4 QTls của chúng, i.e., QSEL.sicau-2CN-4DQSEL.sicau-2SY-4B.2QSEL.sicau-2SY-4D.1, và QSEL.sicau-2CN-5A, biểu hiện rất ổn định. Phân tích QTL có tính chất di truyền và có tính chất điều kiện cho thấy 3 QTL đầu tiên kết hợp chặt chẽ với chiều cao cây PH, Và QTL cuối cùng, QSEL.sicau-2CN-5A, là một QTL độc lập với PH. So sánh bản đồ di truyền và bản đồ vật lý cho thấy chỉ có QSEL.sicau-2CN-5A định vị trên vai nhiễm sắc thể số5AS giống như một QTL hoàn toàn mới. Sử dụng bộ chỉ thị phân tử Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP), người ta ghi nhận KASP-AX-110413733, liê7n kết chặt chẽ với QTL mới này, được phát triển thành công khẳng định ảnh hưởng của nó trong 3 quần thể di truyền khác nhau. Hơn nữa, phấn tích interval cho thấy QSEL.sicau-2CN-5A định vị trong hệ gen tham chiếu của cây lúa mì ‘Chinese Spring’, 3 gen triển vọng nói trên chủ yếu biểu hiện trong thân cây lúa mì; chúng mã hóa cytochrome P450, mà cytochrome này được chứng minh là kết hợp chặt chẽ với tính trạng kéo dài SEL trong cây lúa nước. Thêm vào đó, sự tương quan rất có ý nghĩa giữa SEL và PH, số hoa trên gié lúa, khối lượng 1000 hạt cũng được quan sát. Kết quả này đã mở rộng sự hiểu biết về cơ sở di truyền của tính trạng SEL; nó sẽ rất hữi ích trong chọn giống nhờ chỉ thị phân tử với nhiều kiểu hình SELs; và thực hiện fine mapping QTL mới này mang tính chấtPH-independent QTL; đó là QSEL.sicau-2CN-5A.

 

Quy trình cứu phôi non hạt sắn

Nguồn: Zaida LentiniGeraldine RestrepoMaría E BuitragoEddie Tabares. 2020. Protocol for Rescuing Young Cassava Embryos. Frontier Plant Sci. 2020 May 8;11:522. doi: 10.3389/fpls.2020.00522.

  
 
 
Cứu phôi ER (embryo rescue) trong cải tiến giống sắn là một ứng dụng khá phổ biến, vì người ta cần phục hồi cây con khi lai xa, cần phải phục hồi hạt giống theo chương trình thụ phấn chuẩn quốc tế. Hạt của quả sắn có thể bị rụng đến 100%, trong tuần lễ đầu tiên sau khi thụ phấn, rụng ít hơn 40% trong tuần thứ hai sau khi thụ phấn, nguyên nhân: sự tách rời của quả tùy theo bản chất di truyền của giống sắn. Do vậy, việc lập tra một quy trình cứu phôi ER ở giai đoạn sớm của phát triển phôi sắn là rất cần thiết, đặc biệt trong 2 tuần lễ đầu tiên sau khi thụ phấn (trước giai đoạn hình thành lá mầm), để công việc lai giống sắn được hoàn thiện hơn. Cho đến nay, mọi nỗ lực cho nội dung dung này đều thất bại. Việc cứu phôi thành công sớm nhất được báo cáo ở phôi 32-36 ngày tuổi, sau khi tung phấn DAA (days after anthesis). Tuy nhiên, người ta có rất ít thông tin liên quan đến sự phát triển phôi sắn. Nghiên cứu này tư liệu hóa giai đoạn phát triển phôi sắn theo quan điểm mô học của noãn được thụ phấn bằng tay, từ 1 đến 30 ngày sau khi tung phấn (DAA). Vào thời kỳ 7 DAA, dị hợp tử (zygotes) ở những giai đoạn đầu tiên của quá trình phân bào (pro- embryo stage). Vào thời kỳ 14 DAA, phôi ở giai đoạn pre-globular stage. Phôi ở giai đoạn early globular stage được quan sát mô tế bào vào lúc 21 DAA, và giai đoạn globular stage vào lúc 24 DAA. Mẫu được lấy vào ngày 30 DAA mang phôi có hình thành lá mầm (cotyledon), người ta dễ thao tác nội dung nuôi cây mô noãn để phát triển thành cây, theo quy trình của nhóm tác giả. Đóng góp thứ hai của nghiên cứu này là phát triển quy trình phục hồi được sự phát triển hoàn toàn cây sắn từ phôi non (immature embryos) rồi nuôi cấy chúng in vitro ở giai đoạn rất sớm từ  7 đến 14 DAA. Vì phôi được thu thập ở giai đoạn này là pro-embryo cho đến giai đoạn pre-globular, nên việc nuôi cấy noãn/trứng (ovary/ovule) là cần thiết. Phương pháp nuôi cây noãn cho phép người ta phát triển phôi ở giai đoạn pro-embryos và pre-globular cho đến giai đoạn có lá mầm. Sau đó, phôi trưởng thành được tách ra từ noãn để kích thích nẩy mầm và phục hồi cây phát triển bình thường.
 
 
 
Phân tích hệ gen cây Dioscorea rotundata – giống khoai mở Guinê
 
Nguồn: Yu Sugihara, Kwabena Darkwa, Hiroki Yaegashi, Satoshi Natsume, Motoki Shimizu, Akira Abe, Akiko Hirabuchi, Kazue Ito, Kaori Oikawa, Muluneh Tamiru-Oli, Atsushi Ohta, Ryo Matsumoto, Paterne Agre, David De Koeyer, Babil Pachakkil, Shinsuke Yamanaka, Satoru Muranaka, Hiroko Takagi, Ben White, Robert Asiedu, Hideki Innan, Asrat Asfaw, Patrick Adebola, and Ryohei Terauchi. 2020. Genome analyses reveal the hybrid origin of the staple crop white Guinea yam (Dioscorea rotundata). PNAS December 15, 2020 117 (50) 31987-31992
 
 
Hình 1: Đa dạng di truyền và di truyền huyết thống của Guinea yam và những loài hoang dại gần gủi
 
 
Giống khoai mở Guinê (Guinea yam) là loài cây có củ quan trọng ở Tây Phi, phục vụ đời sống vật chất và văn hóa của hàng triệu người. Hiểu biết đa dạng di truyền giống khoai mở này, mối tương quan của chúng với loài hoang dại: vô cùng quan trọng để cải tiến giống khoai mở trên cơ sở dữ liệu di truyền ấy. Nghiên cứu hệ gen cây khoai mở gần đây nhất ghi nhận rằng Guinea yam xuất phát từ sự tiến hóa của loài hoang dại, mọc ở rừng mưa nhiệt đới có tên khoa học là Dioscorea praehensilis. Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả này dựa trên việc giải trình tự của 336 mẫu giống khoai Guinea yam không hỗ trợ tư liệu trên; họ ghi nhận một hybrid có nguồn gốc từ loài Dioscorea rotundatacó từ những cặp lai chéo trong thiên nhiên giữa loài savannah có tên là Dioscorea abyssinica và D. praehensilis.
Giống khoai mở màu trắng Guinea (Dioscorea rotundata) là thực phẩm từ cây có củ vô cùng quan trọng của Tây Phi. Ngược lại kết quả nghiên cứu trước đây, người ta thấy D. rotundatacó nguồn gốc từ một subgroup của loài Dioscorea praehensilis, họ ghi nhận một nguồn gốc lai của giống white Guinea yam từ những cặp lai giữa loài wild rainforest có tên khoa học D. praehensilis và loài mọc trên thảo nguyên có tên khoa học Dioscorea abyssinica. Sự đóng góp của hệ gen loài D. abyssinica trong nhiễm sắc thể quy định giới tính (sex chromosome) củaGuinea yam và sự du nhập gen SWEETIE được xác định trong nghiên cứu này. Kết quả cho thấy sự thuần hóa vô cùng phức tạp để có được giống trồng trọt Guinea yam và tầm quan trọng của các loài hoang dại như nguồn cho gen để cải tiến giống cây trồng này thông quan cái gọi là molecular breeding.
 
 
 
 
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:21
số người truy cậpHôm qua:288
số người truy cậpTuần này:21
số người truy cậpTháng này:21
số người truy cậpTất cả:509120
số người truy cậpĐang trực tuyến:13