Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 09 THÁNG 03 ĐẾN 15 THÁNG 03 NĂM 2020
 
BẢN TIN KHOA HỌC
 
--1--
Giống lúa mì kháng bệnh hoại thư do nấm Parastagonospora nodorum
Nguồn: Min Lin, Beatrice CorsiAndrea FickeKar-Chun TanJames Cockram & Morten Lillemo. 2020.  Genetic mapping using a wheat multi-founder population reveals a locus on chromosome 2A controlling resistance to both leaf and glume blotch caused by the necrotrophic fungal pathogen Parastagonospora nodorum. Theoretical and Applied Genetics March 2020; volume 133:785–808
 
          Một locus định vị trên nhiễm sắc thể 2A của hệ gen lúa mì điều khiển tính kháng bệnh hoại thư trên lá và trên bông lúa do nấm “necrotrophic pathogen” có tên khoa học là Parastagonospora nodorum. Nấm Parastagonospora nodorum cùng với Septoria nodorum gây triệu chứng “leaf blotch” (sưng phồng trên lá) và “glume blotch” (sưng phồng trên bông, hạt) trên cây lúa mì (Triticum aestivum L.) ở vùng trồng ôn đới và ẩm ướt. Giống nhiễm với Septoria nodorum có hiện tượng “leaf blotch” có thể được giải thích tính nhiễm ấy tương thích với protein “effectors” gây hoại thư của nấm P. nodorum viết tắt là NEs (necrotrophic effectors). Giống nhiễm với hiện tượng gây bệnh “glume blotch” có tính chất số lượng; tuy nhiên, người ta biết rất ít về cơ chế di truyền này một cách chi tiết. Ở đây, các tác giả công trình nghiên cứu đã tiến hành lập bản đồ di truyền của loci kháng và nhiễm đối với hoại thư trên lá và trên bông lúa, với quân thể giao phối từng cặp của 8 vật liệu bố mẹ (eight-founder wheat multiparent advanced generation intercross). Quần thể được đánh giá tại 2 ruộng khảo nghiệm giống với 6 nghiệm thức, trãi qua 4 năm liên tục. Chọn cây con và chủng bệnh với nghiệm thức bao gồm 3 mẫu phân lập của nấm P. nodorum (isolates), để so sánh những QTLs đã xác định trong những điều kiện được kiểm soát trên đồng ruộng. Ba QTL điều khiển tính kháng bệnh có ý nghĩa được xác định nằm trên nhiễm sắc thể 2A và 6A, trong khi đó, có 4 QTL điều khiển kháng bệnh ở giai đoạn cây non, chúng định vị trên NST 2D, 5B và 7D. Trong đó, QSnb.niab-2A.3 điều khiển tính kháng ngoài đồng cả hai “leaf blotch” và “glume blotch” tại Norway và Anh Quốc. Những QTL cùng vị trí trong giai đoạn mạ điều khiển tính kháng bệnh đối với mẫu phân lập tại Na Uy  cho thấy QTL này có thể là nguyên nhân của “necrotrophic effectors” mới làm nhiễm bệnh. Độ bền của QTL này đối với hiện tượng “leaf blotch” ở giai đoạn mạ và giai đoạn cây trưởng thành plant được xác định bằng phương pháp phân tích haplotype. Tuy nhiên, ảnh hưởng đối nghịch của “leaf blotch” và “glume blotch” cho thấy cơ chế di truyền rất khác nhau.
 
--2--
Chọn lọc nguồn vật liệu đa dạng trong hệ gen để có ưu thế lai cao của lúa lai F1
 
Nguồn: Z Lin, P Qin, X Zhang, C Fu, H Deng, X Fu, Z Huang, S Jiang, C Li, X Tang, X Wang, G He, Y Yang, H He, XW Deng. 2020. Divergent selection and genetic introgression shape the genome landscape of heterosis in hybrid rice. PNAS March 3, 2020 117 (9) 4623-4631
 
          Khai thác ưu thế lai (heterosis, hybrid vigor) trong lúa lai đã được tiến hành từ thập niên 1970s đã cải tiến đáng kể năng suất lúa trên toàn thế giới. Làm thế nào nhà chọn giống tìm được bố mẹ để kết hợp ra ưu thế lai vẫn còn là câu hỏi lớn chưa có lời đáp rõ ràng. Ở đây, tác giả áp dụng phương pháp phân tích genome, họ thấy rằng du nhập vào con lai các hệ gen khác nhau khác biệt lớn giữa những quần thể phụ của lúa trồng  (subpopulations) là giải pháp xây dựng cặp lai có bố và mẹ mong muốn. Việc du nhập gen khác biệt nhau từ nguồn bố mẹ đa dạng sẽ hình thành nên các loci có tính chất dị hợp trong lúa lai. Phân tích nguồn gốc di truyền cho thấy: các “heterotic loci” hiện hữu ở loài lúa hoang và được chọn một cách đa dạng giữa những quần thể phục của cây lúa. Như vậy, người ta theo dõi được dấu vết của nguồn gốc di truyền các “heterotic loci” của lúa lai và phục hồi lại thay đổi di truyền của những “heterotic loci” trong quá trình tiến hóa cây lúa và các giai đoạn chọn giống. Đây sẽ là cách làm dễ dàng hơn cho chọn tạo giống lúa tương lai đối với yêu cầu giống lúa lai “superior” nhiều hơn nữa. Khai thác thành công “ưu thế lai (heterosis) trong giống lúa lai đã và đang cải tiến đáng kể năng suất. Người ta tạo ra 2 quần thể  cây lúa lai F1 với các bố mẹ là giống lúa lai được thương mại hóa thành công rồi, họ tiến hành đánh giá kiểu gen bố mẹ với kỹ thuật “50k SNP chip” và kỹ thuật “genome resequencing”, họ đồng tiến hành đánh giá kiểu hình của ∼2,000 cây lai F1 tại 3 ruộng khảo nghiệm. Người ta tích hợp các dữ liệu có từ ∼4,200 giống lúa bản địa, và giống lúa cao sản cải tiến  được báo cáo trước đó. Cây bố, cây mẹ male có những mức độ khác nhau về “genome introgressions” từ những quần thể phụ giống lúa khác nhau, bao gốm các loại hình indicaaus, và japonica. Họ xác định các “heterotic loci” trong cây lai F1. trong những hệ gen ngoại lai đưo5c du nhận vào, người ta thấy các “heterotic loci”, bao gồm Ghd8/DTH8Gn1a, và IPA1 hiện hữu trong lúa hoang, nhưng đã được chọn lọc đa chiều rất có ý nghĩa  giữa các “subpopulations” của cây lúa, điều này cho thấy những loci này có tính chất đáp ứng với thay đổi của ngoại cảnh. Trong các giống lúa lai hiện đại, những “heterotic loci” được sàng lọc bởi việc loại ra những loci có ảnh hưởng xấu và cố định các loci có ảnh hưởng tốt rồi thực hiện “chọn giống chồng gen theo hình tháp” (pyramid breeding).
 
--3--
Gen OsAAA-ATPase1 mã hóa SA khi bị nấm đạo ôn tấn công
NguồnLiu XInoue HTang XTan YXu XWang CJiang CJ. 2020. Rice OsAAA-ATPase1 is Induced during Blast Infection in a Salicylic Acid-Dependent Manner, and Promotes Blast Fungus Resistance. Int J Mol Sci. 2020 Feb 20; 21(4). pii: E1443. doi: 10.3390/ijms21041443.
 
     Acid béo (fatty acids: FAs) được xem có vai trò truyền tín hiệu trong phản ứng tự vệ của cây trồng. Trước đây, người ta ghi nhận kết quả đột biến hoặc “RNAi-knockdown” (OsSSI2-kd) của gen OsSSI2 trong cây lúa, mã hóa protein stearoyl acyl FA desaturase (viết tắt là SACPD), làm tăng cường đáng kể tính kháng bệnh đạo ôn cây lúa do nấm Magnaporthe oryzae gây ra, và bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra. Phân tích hệ transcriptome, người ta xác định có 6 họ gen AAA-ATPase (bao gồm gen OsAAA-ATPase1-6), điều tiết theo kiểu “up” trong cây lúa có gen OsSSI2-kd, bên cạnh các gen có liên quan đến phản ứng tự vệ rất phổ biến. Phân tích chức năng của gen OsAAA-ATPase1 khi cây lúa phản ứng với sự xâm nhiễm của M. oryzae. Phân tử tái tổ hợp OsAAA-ATPase1 trong vi khuẩn Escherichia coli cho thấy hoạt tính của men ATPase. Sự phiên mã của OsAAA-ATPase1 bị kích hoạt bởi yếu tố ngoại cảnh, có chức năng đồng dạng với chức năng của salicylic acid (SA), benzothiadiazole (BTH), nhưng không giống với các hormones khác trong xét nghiệm này. Sự phiên mã của OsAAA-ATPase1 bị kích thích cao độ khi phản ứng với sự xâm nhiễm của nấm M. oryzae trong cách thức thường gặp là “SA-dependent manner”, khi có kích thích hoạt biểu hiện xảy rađáng kể với hiện tượng tiết giảm (attenuated) trong cây lúa transgenic biểu hiện gen của vi khuẩn (nahG) mã hóa salicylate hydroxylase. Sự thể hiện mạnh mẽ của gen OsAAA-ATPase1 làm tăng cường thể hiện gen PR (pathogenesis-related genes) và kháng được nấm M. oryzae. Nghiệm thức RNAi-mediated suppression đối với gen này sẽ cho kết quả kháng bệnh. Như vậy gen OsAAA-APTase1 có vai trò quan trọng trong truyền tính hiệu của SA khi bị nấm đạo ôn xâm nhiễm.
 
--4--
Chức năng của gen PARAQUAT TOLERANCE 3 của cây lúa
Nguồn: A Alfatih, J Wu, S U Jan, ZS Zhang, JQ Xia, CB Xiang. 2020. Loss of rice PARAQUAT TOLERANCE 3 confers enhanced resistance to abiotic stresses and increases grain yield in field.bioRxiv doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.22.961151
 
     Cây trồng thường phải đối diện với stresss phi sinh học do ngoại cảnh. Chúng tự tiến hóa một cách tinh tế với những cơ chế sinh học rất hiệu quả. Muốn có cân bằng giữa tăng trưởng và phản ứng chống stress, cây trồng phải được trang bị bằng những phương tiện vô cùng hiệu quả để tắt đi (switch off) những phản ứng stress cho đến khi stress bị giảm thiểu nhiều nhất có thể. Trước đây, người ta đề xuất cơ chế “off-switch” trong trường hợp gen PQT3 của cây Arabidopsis, thực hiện “knockout” mà kết quả đã làm tăng cường tính kháng stress phi sinh học rất đáng kể. Để khai thác có hiệu quả “homolog OsPQT3” của hệ gen cây lúa có chức năng được bảo tồn, người ta tạo ra 3 dòng lúa đột biến “knockout” nhờ hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9. Đột biến “OsPQT3 knockout” (ospqt3) làm tăng cường tính kháng với sự kiện oxi hóa (oxidative) và cống chịu stress mặn mà thể hiện của các gen OsGPX1OsAPX1, và OsSOD1 tăng theo lên. Quan trọng hơn là đột biến ospqt3 làm tăng đáng kể ưu thế của tính trạng nông học mong muốn như năng suất cao so với cây WT (wild type) trong nghiệm thức xử lý mặn ở nhà lưới và ở ngoài đồng. Người ta ghi nhận OsPQT3 nhanh chóng bị điều tiết theo kiểu “down”, lúc phản ứng với “oxidative” và những stress phi sinh học khác như gen AtPQT3. Gộp lại các sự kiện nói trên, người ta kết luận rằng phát hiện này về AtPQT3 hoạt động như kiểu “off-switch” khi phản ứng với stress, nó được bảo tồn trong hệ gen cây lúa. Do vậy, locus PQT3 là một gen ứng cử viên trong cải tiến giống lúa, giúp cây tăng cường tính kháng stres thông qua công nghệ “chỉnh sửa gen”.
 
 
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:284
số người truy cậpHôm qua:285
số người truy cậpTuần này:1142
số người truy cậpTháng này:2700
số người truy cậpTất cả:381428
số người truy cậpĐang trực tuyến:8