Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 07 THÁNG 10 ĐẾN 13THÁNG 10 NĂM 2019

      BẢN TIN KHOA HỌC      

Tuần lễ từ 07 tháng 10 đến 13 tháng 10 năm 2019

1. Tính kháng bệnh thối đầu trái bắp trên cơ sở phân tích genomics

Nguồn: David Sewordor Gaikpa, Thomas Miedaner. 2019. Genomics-assisted breeding for ear rot resistances and reduced mycotoxin contamination in maize: methods, advances and prospects. Theoretical and Applied Genetics; October 2019, Volume 132, Issue 10, pp 2721–2739.
 
 
   Bản đồ di truyền, phổ thể hiện gen (genomic profiling) và phương pháp tiếp cận tin sinh học đã được vận dụng để xác định những gen kháng giả định đối với bệnh thối đầu trái bắp (ear rots) và giảm thấp sự tạp nhiễm của mycotoxin hạt bắp. Kỹ thuật chọn lọc dựa trên cơ sở phân tích hệ gen (genomics) được xem là triển vọng hơn hết. Trong sản xuất bắp ở bất cứ nơi nào của thế giới này, có khoảng 30% năng suất bị mất là do vi nấm gây bệnh hại đầu trái, với Gibberella, FusariumAspergillus (ear rots: ERs), Chúng ảnh hưởng rất đáng kể đối với kinh tế nông nghiệp toàn cầu. Không những năng suất bị giảm, mà còn xảy ra sự tạp nhiễm trong hạt bắp với mycotoxins như deoxynivalenol, zearalenone, fumonisins và aflatoxins. Những mycotoxins này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và gia súc.
 
   Nhiều công trình nghiên cứu đã và đang được tiến hành nhằm tìm kiếm kiến trúc di truyền tính kháng bệnh với 3 đối tượng quan trọng ảnh hưởng đến hiện tượng thối đầu trái. Tổng quan bài viết này tập trung vào các nghiên cứu đã được thực hiện nhằm định vị QTLs giả định và các gen ứng cử viên (CG: candidate genes) trong hệ gen cây bắp cũng như khuyến cáo áp dụng chọn dòng nhờ vào phân tích genomics đối với tính kháng nấm Fusarium graminearumF. verticillioides và Aspergillus flavus. Những nghiên cứu di truyền QTL trên cơ sở bản đồ liên kết (linkage) hoặc bản đồ phối hợp trong hệ gen (genome-wide association mapping), những kỹ thuật mang tính chất “omic” (ví dụ như genomics, proteomics, transcriptomics và metabolomics), áp dụng tin sinh học (bioinformatics) đó là những phương pháp nghiên cứu hiện đại về gen kháng được tiến hành trên toàn thế giới để chống lại tác nhân gây bệnh thối đầu trái (ear rot pathogens). Thông qua số QTL và số gen ứng cử viên (CG), chỉ có một ít gen đặc biệt được tìm thấy có liên quan trực tiếp đến tính kháng ER trong cây bắp. Sự quy tụ của 2 hoặc 3 gen theo phương pháp lai tạo giống sẽ có kết quả mạnh mẽ hơn và là công cụ đáng tin cậy. Việc chọn dòng kháng bệnh bằng genomics như vậy rất triển vọng tìm ra giống bắp cao sản kháng ER, có một hạn chế duy nhất là số nghiên cứu lĩnh vực này còn quá ít.
 
 
2. Sự truyền tín hiệu Jasmonate khi cây Arabidopsis bị sâu ăn lá tấn công
 
Nguồn: Archana Kumari, Aurore Chételat, Chi Tam Nguyen, and Edward E. Farmer. 2019. Arabidopsis H+-ATPase AHA1 controls slow wave potential duration and wound-response jasmonate pathway activation. PNAS October 1, 2019 116 (40) 20226-20231
 
 
   Phosphoryl hóa “(P)-type ATPases” hoạt động nhằm duy trì và lập trình sự phân phối năng lượng xuyên màng. Những protein như vậy trong chu trình truyền tín hiệu được ghi nhận trong động vật. Khi cây bị tổn thương, màng của lá cây Arabidopsis thaliana phân cực rất nhanh chóng. Điều đó cho phép chuyển qua pha tái phân cực chậm hơn (slower repolarization). Người ta tìm thấy sự kiện bơm “proton AHA1” bị hoạt hóa lên để kiểm soát khả năng của màng khi cây bị thương do tác nhân cơ giới hoặc bị sâu cắn phá. Đặc biệt là, sự tái phân cực (repolarization phase) trong giống đột biến có gen aha1 kéo dài ra hơn tái phân cực trong giống bình thường. Song song với hiện tượng tái phân cực, chu trình tự vệ nhờ tín hiệu “jasmonate” được kích hoạt mạnh mẽ và những cây đột biến chống lại tốt hơn các tác nhân là sâu ăn lá so với giống “wild type” (WT).
 
   Thực vật khác với động vật, sử dụng P-type ATPases trong tiến trình truyền tín hiệu mang tính chất “electrical” (điện năng) và cho thấy từng cặp màng AHA1 có khả năng chống lại được sâu ăn hại lá (anti-herbivore). Công cụ “electrogenic proton pumps” (máy bơm điện tử dương) đã được thực hiện của từ bản chất SWPs (slow wave potentials: tiềm năng tạo ra sóng chậm), sự phân cực  ở màng bị kích thích làm cho tăng cường hoạt động của jasmonate (JA) trong chu trình tự vệ của cây, trên lá bị tổn thương do sâu ăn lá. Tuy nhiên, chưa xác định được H+-ATPases có trong lập trình của những tín hiệu mang tính chất điện năng như vậy (electrical signals). Thí nghiệm trình diễn cho thấy phân tử “activator” có tính chất “proton pump” là “fusicoccin” bị tiết giảm trong giai đoạn SWP (slow wave potential) trong cây Arabidopsis.
 
   Phân tích cây đột biến, người ta xác định Arabidopsis H+-ATPase 1 (AHA1) là một “SWP regulator”. Sự kéo dài pha tái phân cực (repolarization) rất mạnh, làm giảm chức năng của gen lặn đột biến aha1. Tái phân cực giai đoạn SWP được rút ngắn lại khi có mặt của alen AHA1 (đột biến theo kiểu “gain-of-function”). Người ta áp dụng “aphid electrodes” để thăm dò ảnh hưởng của alen đột biến aha1 trên hoạt tính điện năng (bị kích thích khi có vết thương) ở trong mạch li be. So với cây nguyên thủy, cây đột biết aha1-7 gia tăng thời gian là suy giảm biên độ của những tín hiệu điện năng trong tế bào mạch li be. Muốn tạo ảnh hưởng trên tín hiệu điện năng, người ta cho thể hiện gen mã hóa JA đó là gen “marker” có tên JAZ10 ở xung quanh khu vực bị sâu cắn phá, được tăng cường bởi alen aha1-7. Mức độ phản ứng với vết thương biểu thị qua “jasmonoyl-isoleucine” được tăng cường, trong cây đột biến, bảo vệ cây chống lại sâu thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) ăn lá. Protein thuộc “P-type ATPase superfamily” có vai trò truyền tín hiệu từ lá này sang lá khác bằng tính hiệu điện năng và thực hiện chức năng tự vệ của cây.
HATRI mời bạn xem thêm tại: https://www.pnas.org/content/116/40/20226
 
 
3. Hệ vi sinh vật nấm sống ở rễ lúa bị khô hạn

Nguồn: Beatriz Andreo-Jimenez, Philippe Vandenkoornhuyse, Amandine Lê Văn, Arvid Heutinck, Marie Duhamel, Niteen Kadam, Krishna Jagadish, Carolien Ruyter-Spira and Harro Bouwmeeste. 2019. Plant host and drought shape the root associated fungal microbiota in rice. PeerJ. - Published 11 September 2019 - DOI 10.7717/peerj.74636/23

 
   Nước là nguồn tài nguyên đang trở nên hiếm cho ngành trồng lúa, ruộng lúa cần một lượng rất lớn nước tưới để sản sinh ra hạt thóc. Hiểu biết về sự thích ứng của cây lúa đối với khô hạn và cơ chế chống chịu hạn có thể giúp các nhà khoa học làm giảm bớt những tổn hại của khô hạn trong sản xuất lúa. Vai trò của rễ lúa kết hợp với tập đoàn vi nấm trong điều kiện bị khô hạn được thảo luận. Các nhà nghiên cứu đã phân tích thành phần loài nấm “endospheric” sinh sống trong vùng rễ lúa và xem xét mối quan hệ của chúng với giống lúa cụ thể nào đó chống chịu khô hạn.
 
   Mười lăm giống lúa trồng (Oryza sativa ssp. indica) được khảo sát trên đồng ruộng, dưới nghiệm thức có tưới đầy đủ và nghiệm thức khô hạn ở giai đoạn lúa trổ bông. Ảnh hưởng của giống và 2 nghiệm thức đối với thành phần “fungal microbiota” được phân tích theo phương pháp chạy trình tự “18S ribosomal DNA”. Năng suất lúa được xác định sau khi lúa chín. Có ảnh hưởng của giống lúa (host genotype) đối với thành phần của tập đoàn vi nấm, từng giống lúa khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau. Khô hạn làm thay đổi thành phần tập đoàn nấm sống ở vùng rễ lúa và làm gia tăng mức độ đa dạng quần thể nấm. Các nhà khoa học xác định quần thể nấm đa số thuộc về “Pezizo mycotina subphylum” và 37 loài thuộc về quần thể có liên quan đến năng suất cây trồng khi bị khô hạn, một trong số đó là Arthrinium phaeospermum.
 
   Kết luận: Nghiên cứu cho thấy rằng cả hai: giống lúa và stress khô hạn đều ảnh hưởng đến cộng đồng vi nấm sống tại vùng rễ lúa, một vài loài tương quan chặt với tính chống chịu khô hạn. Đây là cơ hội mới trong nghiên cứu cơ bản, để hiểu rõ ràng hơn làm thế nào cây chủ ảnh hưởng đến vi sinh vật cũng như có thể sống dựa vào nhau cải tiến tính chống chịu khô hạn ở ruộng lúa. 
 
 
4. Đột biến Zebra3 Wsl5 trong cây lúa thông qua CRISPR-Cas9
 
Nguồn: Kutubuddin A. Molla, Justin Shih,  Yinong Yang. 2019. Simultaneous and precise generation of Zebra3 and Wsl5 mutations in rice using CRISPR/Cas9-mediated adenine base editors. bioRXiv (https://doi.org/10.1101/784348)
 
 
   Chỉnh sửa gen thông qua hệ thống CRISPR/Cas9 tạo ra những đột biến điểm rất hiệu quả mà không tạo ra những đứt gãy dây đôi: hiện tượng DSB (double-strand break) hoặc những dây nền DNA được sửa chữa lại phân tử tương đồng: hiện tượng HDR (homology-dependent repair). Theo kết quả nghiên cứu này, ABEs (adenine base editors) đã được sử dụng để tạo ra một cách nhanh chóng những đột biến điểm khá chính xác (point mutations) giữa hai gen khác nhau, OsWsl5OsZebra3 (Z3), trong tế bào trần cây lúa rồi tái sinh ra cây hoàn chỉnh. Những đột biến điểm chính xác như vậy sẽ di truyền khá ổn định trong các thế hệ tiếp sau đó.
 
   Sự thay đổi nucleotide làm thay đổi chuỗi amino acid và góp phần tạo nên kiểu hình wsl5  biểu thị bởi hiện tượng lá có sọc trắng và và z3 biểu thị những đốm xanh đậm nhạt đan xen nhau trên lá. Thông qua tự thụ và phân ly, không có transgene, chỉnh sửa thành đột biến wsl5 và z3 cần thời gian khá ngắn để hoàn tất. Người ta ghi nhận có một đột biến mới (V540A) tại locus Z3 có thể bắt chước kiểu hình của đột biến Z3 (S542P). Hơn nữa, người ta quan sát thấy những đột biến không mong muốn là “non-A/G” hoặc “T/C mutations” trong khung chỉnh sửa ABE (adenine base editor) trong một vài cây được chỉnh sửa gen. Vec tơ ABE và phương pháp nghiên cứu này có thể được áp dụng để phát sinh đồng một lúc những đột biến điểm trong đa gen với một lần chuyển nạp mà thôi, rồi người ta sử dụng chúng như một công cụ hữu ích để chỉnh sửa một base nào đó phục vụ cải tiến giống cây trồng như nghiên cứu cơ bản của sinh học thực vật. 
HATRI mời bạn xem thêm tại: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/784348v1
 
 
 
5. Kiến trúc di truyền của tính trạng chiều cao cây đậu nành
 
Nguồn: Cao YLi SChen GWang YBhat JAKarikari BKong JGai JZhao T. 2019. Deciphering the Genetic Architecture of Plant Height in Soybean Using Two RIL Populations Sharing a Common M8206 Parent. Plants (Basel). 2019 Sep 26;8(10). pii: E373. doi: 10.3390/plants8100373.
 
 
   Chiều cao cây (PH; plant height) là một tính trạng nông học quan trọng liên quan rất chặt với năng suất và phẩm chất đậu nành. Tuy nhiên, đây là tính trạng di truyền số lượng, khá phức tạp, được điều khiển bởi nhiều gen và chịu ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Làm sáng tỏ cơ chế di truyền tính trạng chiều cao cây trong giống đậu nành cao sản với chiều cao cây tương thích là mục tiêu bức thiết trong chương trình lai tạo giống đậu nành hiện nay. Theo đó, nghiên cứu đã sử dụng những bản đồ liên kết với mật độ cao (high-density linkage maps) từ hai quần thể con lai RILs viz., MT và ZM trồng tại 3 địa điểm khác khác để xem xét ảnh hưởng tính cộng (additive) và tương tác không alen (epistasis) của những QTLs mục tiêu tính trạng chiều cao, cũng như tương tác của chúng với môi trường trong vụ đậu nành mùa hè của Trung Quốc.
 
   Tám QTLs đã được tìm thấy bởi phương pháp kết hợp CIM (combining the composite interval mapping) và MCIM (mixed-model based composite interval mapping) trong quần thể con lai MT và 12 QTLs đã được tìm thấy trong quần thể con lai ZM. Chín QTLs viz., QPH-2qPH-6-2MTQPH-6qPH-9-1ZMqPH-10-1ZMqPH-13-1ZMqPH-16-1MTQPH-17 và QPH-19 được xác định tại nhiều địa điểm thí nghiệm hoặc nhiều quần thể, từ đó, chúng được xem như những QTLs ổn định. Ngoài những QTLs nói trên, có 3 QTLs viz., qPH-4-2ZMqPH-15-1MT và QPH-17 là những QTLs mới hoàn toàn. Đặc biệt, QPH-17 có thể tìm thấy trong cả hai quần thể con lai RILs, còn được xem như một QTL chủ lực và ổn định ở thời vụ trồng đậu nành mùa hè của Trung Quốc. Bên cạnh đó, 11 QTLs biểu thị ảnh hưởng cộng tính (additive effects) trong cả hai quần thể, trong đó chỉ có 6 QTLs có tương tác additive x môi trường, và những QTLs độc lập hoàn toàn với môi trường đều có ảnh hưởng tính cộng rất lớn. Sau cùng, 6 QTL có ảnh hưởng của “digenic epistasis” từng cặp QTLs với nhau; 4 QTLs có ảnh hưởng tính cộng viz., qPH-6-2MTqPH-19-1MT/QPH-19qPH-5-1ZM và qPH-17-1ZM kết hợp ảnh hưởng của tương tác không alen (epistasis).
 
   Như vậy, tương tác giữa môi trường và epistasis ảnh hưởng rất đáng kể đến cơ sở di truyền của tính trạng chiều cao cây đậu nành. Kết quả nghiên cứu này sẽ không chỉ làm tăng sự hiểu biết của chúng ta về di truyền tính trạng chiều cao đậu nành trong vụ mùa hè mà còn cung cấp chiến lược chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) để phát triển giống đậu nành cao sản có chiều cao lý tưởng cũng như “gene cloning” làm rõ những cơ chế nói về chiều cao cây.
HATRI mời bạn xem thêm tại: https://www.mdpi.com/2223-7747/8/10/373/htm
 
     
 
Các bài viết khác
Video Clip
Hỗ Trợ
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:66
số người truy cậpHôm qua:249
số người truy cậpTuần này:396
số người truy cậpTháng này:6551
số người truy cậpTất cả:321856
số người truy cậpĐang trực tuyến:9