Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 06 THÁNG 04 ĐẾN 12 THÁNG 04 NĂM 2020
BẢN TIN KHOA HỌC
 
1. Gen Pc39 điều khiển tính kháng bệnh “crown rust” trong cây yến mạch (Avena sativa)
 
Nguồn: Sylwia Sowa,Edyta Paczos Grzęda.  2020.  Identification of molecular markers for the Pc39 gene conferring resistance to crown rust in oat. Theoretical and Applied Genetics April 2020; 133:1081–1094
 
     Sáu chỉ thị phân tử áp dụng cho chạy PCR liên kết với gen Pc39 điều khiển tính kháng bệnh rỉ sắt (crown rust) trong cây yến mạnh (oat: Avena sativa L.) được áp dụng. Gen Pc39 được lập bản đồ di truyền trong nhóm liên kết Mrg11, với phương pháp phân tích BLASTn. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định các chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen đích Pc39 trong giống yến mạch canh tác (Avena sativa L.). Gen Pc39 kháng với nấm gây bệnh rỉ sắt một cách chuyên tính đối với nòi (race-specific crown rust resistance). Gen này được tìm thấy lần đầu tại mẫu giống lúa yến mạch Israel với hệ gen thuộc lục bội thể hoang dã của loài Avena sterilis (wild hexaploid). Hiệu quả của gen này làm mất tính kháng nhiều năm nay tại châu Âu, nhưng nó vẫn còn tương đối có giá trị trong các chương trình lai tạo cải tiếng giống lúa yến mạch, có khả năng áp dụng chỉ thị phân tử đề sàng lọc con lai, có khả năng lập bản đồ di truyền và khai thác tính tích cực của gen này. Phức hợp của hệ gen cây yến mạch là trở ngại rất lớn trong nghiên cứu di truyền cây yến mạch. Chưa có một gen kháng bệnh rỉ sắt nào của cây yến mạch được dòng hóa (cloned), và số chỉ thị phân tử được phân lập cũng vô cùng hạn chế. Ở đây, người ta thực hiện đánh giá kiểu gen  đối với một quần thể con lai đang phân ly từ tổ hợp lai giữa ‘Celer’ (giống cho gen Pc39) với STH9210 (giống nhiễm). Người ta thực hiện với chỉ thị RAPD và SRAP trên cơ sở kỹ thuật PCR, cũng như kỹ thuật “microarray-based DArT™” và phương pháp NGS (next-generation sequencing) với kỹ thuật DArTseq™. Những chỉ thị phân tử có liên quan đến gen Pc39 đều dựa theo nhóm liên kết gen “lý thuyết” lục bội thể của hệ gen cây yến mạch Mrg11 ở đoạn phân tử 3.7–6.7 cM. Sáu chỉ thị PCR mới đã được phát triển cho phép chúng ta xác định alen kháng Pc39 . Chỉ thị phân tử liên kết chặt chẽ với gen đích sẽ là vật liệu hữu dụng cho chọn giống nhờ chỉ thị phân tử, đó là SCAR_3456624, liên kết với khoảng cách di truyền 0.37 cM với gen Pc39. Những chỉ thị mới này được áp dụng trong “fine mapping” hoặc dòng hóa gen theo vị trí (positional cloning). Bên cạnh đó, việc áp dụng chỉ thị chạy PCR rất dễ dàng thao tác thông qua marker liên kết với Pc39 trong chương trình cải tiến giống lúa yến mạch, chồng gen kháng. 
 
 
2. Gen mã hóa pectase-liase like của khoai tây liên quan đến tính trạng “Yellow Margin” 
 
Nguồn: Zhongmin Yang, Shuangshuang FengDie TangLidong ZhangYumei LiPhilip KearSanwen Huang & Chunzhi Zhang. 2020. The mutation of a PECTATE LYASE-LIKE gene is responsible for the Yellow Margin phenotype in potato. Theoretical and Applied Genetics April 2020, 133:1123–1131
 
     Gen điều khiển yellow margin (ym) được tìm trên bản đồ di truyền ở vùng có độ lớn phân tử là 30-kb và chính đột biến gen “pectate lyase” đã dẫn đến kiểu hình này. Thao tác kỹ thuật nhân củ giống khoai tây (Solanum tuberosum L.) đã diễn ra hàng nghìn năm, đang gây ra sự tích tụ các alen độc hại (deleterious alleles). Cho dù yellow margin (ym) là tác nhân chính gây nên kiểu hình bất lợi làm cường lực cây yếu ớt (weak-vigor phenotype), làm cây giảm năng suất đối với khoai tây lưỡng bội, nhưng gen này vẫn chưa được khám phá cho tới nay. Theo bài báo khoa học này, người ta đã lập bản đồ di truyền gen ym tại vùng phân tử có độ lớn 30-kb với bốn gen được chú thích đầy đủ (annotated genes). Theo đó, gen PGSC0003DMG402023481 mã hóa protein có tên là pectate lyase-like (gen StPLL) với mức độ thể hiện kém hơn trong cây khoai tây có gen ym so với cây khoai tây nguyên thủy (wild-type). Khuếch đại sản phẩm PCR cho thấy vùng mất đoạn có độ lớn phân tử 4.1-kb (deletion) của alen đột biến StPLL. Thực hiện knockout gen StPLL trong cây khoai tây lưỡng bội cho ra kết quả kiểu hình giống như cây đột biến ym . Nghiên cứu này không những chỉ đánh giá được alen lặn ym mà còn cung cấp cho chúng ta những công cụ phân tử để sàng lọc di truyền trong quần thể con lai, làm cho kiến thức hiểu biết của chúng ta sâu hơn về hình thái phát sinh của cây khoai tây.
 
 
3. Di truyền lúa chống chịu khô hạn tùy thuộc vào ABA và ROS
Nguồn: Zhu MDZhang MGao DJZhou KTang SJZhou BLv YM. 2020. Rice OsHSFA3 Gene Improves Drought Tolerance by Modulating Polyamine Biosynthesis Depending on Abscisic Acid and ROS Levels.Int J Mol Sci. 2020 Mar 9;21(5). pii: E1857. doi: 10.3390/ijms21051857.
 
 
Hình: Vị trí có tính chất “subcellular” của gen mã hóa OsHSFA3 protein. Tế bào trần của Arabidopsis chuyển nạp thành công vector mang OsHSFA3 dung hợp với huỳnh quang GFP (green fluorescent protein) (A–E) hoặc chỉ có GFP một mình (F–I)
 
   Khô hạn là vấn đề nghiêm trọng trong canh tác lúa, làm năng suất lúa giảm nặng. Protein HSFs (heat-shock factors) được xác định là đóng góp và tính chống chịu khô hạn và chịu nóng. Tuy nhiên, chưa có một thí nghiệm nào làm rõ tính chất, chức năng và cơ chế chống chịu này của cây lúa. Trước đây, người ta tìm ra gen mã hóa HSF, OsHSFA3, liên quan rất chặt chẽ với tính chống chịu khô hạn sau khi sàng lọc hơn 10.000 mẫu giống khác nhau. Ở đây, các tác giả thực hiện dòng hóa gen OsHSFA3 từ cây lúa, rồi chuyển nạp nó vào cây mô hình Arabidopsis thaliana với mức độ thể hiện cao, để nghiên cứu cơ chế điều tiết tính chống chịu khô hạn. Các xét nghiệm sinh lý và kiểu hình cây của dòng chuyển nạp gen Arabidopsis cho thấy có sự thể hiện mạnh mẽ gen OsHSFA3 liên quan đến tính chịu khô hạn bằng cách giảm sự mất nước và giảm mức độ ROS (reactive oxygen species), trong khi đó nó làm tăng ABA (abscisic acid). Tuy nhiên, các chất “antioxidants” thuộc enzyme ví dụ như hoạt tính của men superoxide dismutase, peroxidase và catalase không khác biệt có ý nghĩa giữa dòng wild type và dòng transgenic. Thật vậy, người ta quan sát có sự gia tăng đáng kể hàm lượng polyamine, hàm lượng này tương quan với với sự gia tăng thể hiện gen của AtADC1, AtADC2, SPDS1 và SPMS. Phân tích in silicoin vivo xác định rằng: OsHSFA3 là một gen định vị trong nhân. Thêm vào đó, gen OsHSFA3 có khả năng gắn kết với promoter của các gen AtADC1 và OsADC thông qua phương pháp xét nghiệm “yeast one-hybrid”. Nói chung, nghiên cứu cho thấy gen OsHSFA3 cải tiến được tính chống chịu hạn của cây Arabidopsis không những làm tăng hàm lượng ABA, mà còn làm tăng polyamine để duy trì trạng thái “ROS homeostasis”, do đó, nó có thể là một ứng cử viên rất mạnh để phát triển giống lúa chống chịu hạn.
 
 
4. COST1 điều khiển tính chống chịu khô hạn của cây trồng và sự kiện autophagy
 
Nguồn: Yan Bao, Wei-Meng Song, Peipei Wang, Xiang Yu, Bei Li, Chunmei Jiang, Shin-Han Shiu, Hongxia Zhang, and Diane C. Bassham. 2020. COST1 regulates autophagy to control plant drought tolerance. PNAS March 31, 2020 117 (13) 7482-7493
      Khô hạn là một trong những nguy cơ đe dọa an ninh lương thực toàn thế giới. Autophagy là cơ chế điều tiết tự nhiên của tế bào, giúp tế bào loại thải các chất không cần thiết hoặc có chức năng khác thường. Autophagy được biết như chức năng cần thiết để cây phản ứng với nhiều loại hình stresss khác nhau, như khô hạn, nhưng người ta chưa biết rõ mối liên quan trực tiếp giữa chống chịu khô hạn và autophagy. Người ta ghi nhận rằng: việc xác định một protein đặc hiệu có tên là COST1 (viết tắt từ chữ constitutively stressed 1), nó làm tiết giảm hiện tượng autophagy dưới điều kiện tăng trưởng tối hảo, kiểm soát “trade-off” (sự thỏa hiệp) giữa tăng trưởng thực vật và chống chịu stress. Thêm vào đó, sự điều tiết hiện tượng autophagy của thực vật, sự tăng cường tính chống chịu hạn của dòng đột biến cost1 và sự bảo tồn rất cao của protein COST trong giới thực vật, đã minh chứng rằng: có một tiềm năng rất lớn trong kỹ thuật di truyền thao tác trên COST1 để cải tiến giống cây trồng chống chịu khô hạn. Thực vật cân bằng nhu cầu cạnh tranh của chúng phục vụ tăng trưởng và năng lượng chống chịu stress thông qua hệ thống mạch điện dẫn tinh vi có chức năng điều tiết, giúp cây phản ứng lại những thay đổi của ngoại cảnh. Người ta đã xác định được một gen chuyên biệt, COST1 (constitutively stressed 1), nó rất cần thiết cho cây tăng trưởng bình thường, nhưng điều hòa một cách tiêu cực đối với tính kháng hạn, bởi ảnh hưởng của chu trình autophagy. Dòng Arabidopsis thaliana đột biến cost1 đã biểu hiện sự giảm tăng trưởng và gia tăng tính chống chịu khô hạn, cùng với hiện tượng autophagy có tính chất nền tảng, gia tăng biểu hiện của các gen điều khiển tính chống chịu khô hạn. Trong khi đó, sự thể hiện gen COST1 liên quan đến sự kiện siêu nhạy cảm khô hạn (drought hypersensitivity) và làm giảm autophagy. Protein COST1 bị phân giải ngay khi cây bị thiếu nước, sự phân giải này ít đi trong nghiệm thức xử lý chất ức chế 26S proteasome hoặc ức chế sự kiện autophagy. Tính kháng hạn của dòng đột biến cost1 tùy thuộc vào chu trình autophagy tích cực, nhưng độc lập với chu trình truyền tín hiệu khô hạn, điều này cho thấy rằng COST1 hoạt động thông qua điều hòa hiện tượng autophagy. Như vậy, COST1 đồng vị trí với thể autophagosomes với marker ATG8e và autophagy adaptor NBR1. Chúng ảnh hưởng đến mức độ protein ATG8e thông qua tương tác vật lý với ATG8e, cho thấy vai trò căn bản của nội dung điều tiết trực tiếp autophagy. Người ta đề nghị một mô phỏng (model) mà trong đó COST1 ức chế autophagy dưới điều kiện tối hảo cho tăng trưởng. Khi khô hạn xảy ra, COST1 sẽ bị phân giải, cho phép hoạt động autophagy và ức chế tăng trưởng để tăng cường tính chống chịu khô hạn. COST1 là một regulator vô cùng quan trọng điều khiển sự cân bằng giữa tăng trưởng và phản ứng với stress thông qua điều tiết trực tiếp hiện tượng autophagy.
 
 
5. Thiếu dinh dưỡng và biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến côn trùng – nhóm ăn thực vật bằng khẩu biện
 
Nguồn: Ellen A. R. Welti, Karl A. Roeder,Kirsten M. de Beurs, Anthony Joern, and Michael Kaspari. 2020. Nutrient dilution and climate cycles underlie declines in a dominant insect herbivore. PNAS March 31, 2020 117 (13) 7271-7275
 
 
   Phân tích biến thiên quần thể côn trùng dài hạn và xác định cơ chế biến động ấy rất cần thiết đến hiện tượng suy giảm nghiêm trọng của côn trùng ăn thân lá. Châu chấu (grasshopper) vùng Bắc Mỹ có mật độ dân cư đông đúc trên thảo nguyên biểu hiện chu kỳ sống 5 năm và giảm quần thể 2% mỗi năm trong vòng 20 năm qua là tiêu đề nghiên cứu của bài viết này. Sư giao động của khí hậu quá lớn ảnh hưởng đến mật độ phong phú của quần thể châu chấu. Tuy nhiên, sinh khối thực vật tăng gấp đôi cùng thời gian ấy – do biến đổi khí hậu, làm tăng CO2 trong khí quyển – làm loãng mật độ mô thực vật là những chất dinh dưỡng chủ yếu của côn trùng; làm quần thể côn trùng ăn thực vật suy giảm (dominant herbivore). Thiếu dinh dưỡng (nutrient dilution), tăng CO2, là hiện tượng chung toàn cầu, đặt ra thách thức cho quần thể côn trùng herbivore trên thế giới. Bằng chứng của sự suy giảm quần thể côn trùng toàn thế giới đã làm cho nhóm tác giả bài viết này phải giải thích được cơ chế biến động ấy. Họ xây dựng giả thuyết “nutrient dilution” (ND)  - tập trung sự suy giảm của khoáng chất dinh dưỡng cần thiết với sự gia tăng của năng suất cây trồng – đây là mục tiêu của côn trùng ăn bằng khẩu biện (insect herbivores). Nội dung “nutrient dilution” có thể phát nguồn từ sinh khối thực vật tăng do khí hậu hoặc do nguồn CO2 quá nhiều. Bên cạnh đó, xu hướng dài hạn của biến đổi khí hậu khiến người ta phải liệt kê ra tất cả giao động trên phạm vi rất rộng lớn, như hiện tượng ENSO (El Niño Southern Oscillation), NAO (North Atlantic Oscillation), và PDO (Pacific Decadal Oscillation). Người ta kết hợp bộ cơ sở dữ liệu dài hạn về sự phong phú của quần thể châu chấu, dữ liệu khí hậu, dữ liệu sinh khối thực vật, và bộ dữ liệu “end-of-season foliar elemental content” (hàm lượng nguyên tố trong lá vào lúc giáp hạt) để xem xét khả năng chu kỳ quần thể côn trùng phong phú bao nhiêu và xu hướng của côn trùng ăn cây lá chủ lực này – châu chấu (dominant herbivore). Quần thể phong phú của châu chấu hàng năm trong series thời gian (16 – 22 năm) tại thảo nguyên vùng Kansas cho thấy rằng côn trùng có chu kỳ sống 5 năm và giảm quần thể 2,1% đến 2,7% mỗi năm. Chỉ số chu kỳ khí hậu của ENSO mùa xuân, NAO mùa hè, PDO mùa đông, và PDO mùa xuân chiếm 40–54% biến thiên quần thể châu chấu, bởi ảnh hưởng thời tiết và tình trạng cây ký chủ có trên đồng ruộng. Tương ứng với loãng dinh dưỡng (nutrient dilution), sinh khối cây hòa thảo (grass biomass) tăng gấp đôi và hàm lượng khoáng trong lá N, P, K, và Na – chất dinh dưỡng của châu chấu làm giới hạn chúng đạt mức phong phú cao – đã suy giảm trong cùng giai đoạn này. Dinh dưỡng trong cây giảm chiếm tỷ lệ 25% biến thiên quần thể châu chấu trong hai thập niên liền. Do đó sự ấm lên khí quyển, ẩm ướt hơn, nhiều khí CO2 hơn, có vẻ sẽ góp phần vào sự suy giảm các loài côn trùng ăn bằng khẩu biện bởi cạn kiệt nguồn thức ăn từ nguồn thức ăn nghèo nàn dinh dưỡng  của chúng. Không giống như sự mất đi vùng cư ngụ (habitat) của côn trùng, sự ô nhiễm về ánh sáng và hóa chất – “nutient dilution” có thể được mở rộng thêm trên các vùng tự nhiên còn lại của thế giới này.
 
 
6. Chất kích thích STS giúp sắn trổ bông nhiều phục vụ cho kỹ thuật lai
 
Nguồn: Hyde PTGuan XAbreu VSetter TL. 2020. The anti-ethylene growth regulator silver thiosulfate (STS) increases flower production and longevity in cassava (Manihot esculenta Crantz). Plant Growth Regul.  90(3):441-453. doi: 10.1007/s10725-019-00542-x.
 
 
   Sắn cung cấp nguồn tinh bột từ củ, là loài cây trồng cung cấp lương thực quan trọng của thế giới, nuôi sống hàng trăm triệu người ở vùng nhiệt đới. Cải tiến giống sắn gặp trở ngại bởi vì bông sắn trổ ra rất ít, bông dễ bị trụy (abortion), và không sinh sản được nhiều (reproductive prolificacy). Công trình khoa học này xác định sự truyền tín hiệu ethylene ảnh hưởng đến sự phát triển hoa sắn, và chất điều hòa tăng trưởng anti-ethylene có tên silver thiosulfate (STS) làm giảm thiểu ảnh hưởng của ethylene khi phát triển bông. STS không ảnh hưởng đến thời gian tượng khối sơ khởi của hoa, mà làm cải tiến sự trổ bông sớm, phát triển hoa lâu dài hơn (flower longevity), số hoa tăng. STS không ảnh hưởng đến tăng trưởng chồi thân và củ sắn. Nghiên cứu sự tích tụ bạc (silver) và vị trí xử lý cho thấy rằng: ảnh hưởng có lợi của STS được xác định trên mô của chồi đỉnh (shoot apex). Thời gian xử lý tốt nhất là trước khi hoa tự xuất hiện cho đến khi hoa vừa nhú. Theo kết quả công trình này, người ta đưa ra quy trình xử lý STS để áp dụng dễ dàng hơn. Kết quả này rất có lợi cho nhà chọn tạo giống sắn trong vườn ươm và nhà lưới; cho trổ hoa đồng loạt (synchronize flowering) đối với dòng bố mẹ được chọn làm nguồn vật liệu lai.
 
 
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:286
số người truy cậpHôm qua:333
số người truy cậpTuần này:1119
số người truy cậpTháng này:1119
số người truy cậpTất cả:397677
số người truy cậpĐang trực tuyến:30