Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 10 THÁNG 02 ĐẾN 16 THÁNG 02 NĂM 2020
 
BẢN TIN KHOA HỌC
 
Cơ chế phân tử của CIF do thể nhận kinases GSO1/SGN3 và GSO2
 
Nguồn: Satohiro Okuda, Satoshi Fujita, Andrea Moretti, Ulrich Hohmann, Verónica G. Doblas, Yan Ma, Alexandre Pfister, Benjamin Brandt, Niko Geldner, and Michael Hothorn. 2020. Molecular mechanism for the recognition of sequence-divergent CIF peptides by the plant receptor kinases GSO1/SGN3 and GSO2. PNAS February 4, 2020 117 (5) 2693-2703
 
   Thực vật đã và đang tiến hóa, những “receptor kinases” ở màng tế bào vô cùng đặc biệt, với những domains ngoại bào giàu leucine; chúng tham gia điều tiết rất nhiều tiến trình phát triển vô cùng đa dạng. Chúng làm ra lá chắn đầu tiên trong hệ thống miễn dịch của cây. Ở đây, người ta nghiên cứu hai “receptor kinases” liên quan đến trình tự amino acid và xác định những “coreceptors” của chúng mang tính chọn lọc rất diệu kỳ với những thành phần rất nhạy cảm thuộc về họ protein khá bé nhỏ - đó là “secreted peptide hormones” để kiểm soát sự hình thành của một tấm lá chắn rất quan trọng mang tính chất phân tán ở rễ cây.
 
Hình 1: Tương tác về số lượng được sàng lọc để tìm ra proteins SERK - là những coreceptors giả định đối với GSO1/SGN3.
 
   Thực vật sử dụng “leucine-rich repeat receptor kinases” (LRR-RKs) để cảm nhận những kích thích tố cảm nhận vô cùng đa dạng ở mặt ngoài tế bào. Cấu trúc 3.0-Å của phân tử LRR-RK GSO1/SGN3 điều hòa sự hình thành Casparian ở vùng “endodermis” cho thấy rằng có một “ectodomain” vô cùng to lớn với dạng hình xoắn ốc hiện diện tại đây. Chính domain này cung cấp một kiểu kết gắn đối với 21 phân tử ligands có tính chất “amino acid CIF peptide”, các ligands ấy là tyrosine được sulfate hóa bởi men “tyrosylprotein sulfotransferase” TPST/SGN2. Phân tử GSO1/SGN3 mang một túi có tính chất kết dính đối với “sulfotyrosine” và hình thành những tương tác mang tính chất trụ cột, liên tục phát triển với phân tử CIF2.
 
   Kết quả so sánh về hóa sinh theo số lượng cho thấy rằng phân tử GSO1/SGN3–CIF2 đại diện cho một trong những cặp “ligand-receptor” mạnh nhất được biết của thực vật. Nhiều đột biến có tính chất “missense” rất cần để khóa lại sự kết gắn của CIF2 in vitro và chức năng của GSO1/SGN3 in vivo. Sử dụng phương pháp phân tích trình tự theo kiểu “structure-guided sequence”, người ta định tính được những phân tử “CIF peptides” bảo tồn trong loài thực vật bậc cao. Phương pháp xét nghiệm số lượng kết dính với những phân tử CIFs đã biết trước đây và những CIFs mới cho thấy phân tử LRR-RKs GSO1/SGN3 có tính chất tương đồng và GSO2 đã và đang tiến hóa các đặc điểm kết gắn của “peptide” hết sức độc đáo (unique peptide binding) khi kiểm soát các tiến trình phát triển của cây ở những giai đoạn khác nhau. Tương tác hóa sinh theo số lượng  được sàng lọc, một phân tích đối nghịch của CIF peptide được phân tích di truyền cho thấy họ protein SERK là những phân tử “coreceptor kinases” vô cùng cần thiết để phục vụ hoạt động của receptor GSO1/SGN3 và GSO2. Xem thêm: https://www.pnas.org/content/117/5/2693
 
Gen kháng bệnh đốm lá cây đậu cowpea
 
Nguồn: Titnarong Heng, Akito KagaXin Chen & Prakit Somta. 2020. Two tightly linked genes coding for NAD-dependent malic enzyme and dynamin-related protein are associated with resistance to Cercospora leaf spot disease in cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.). Theoretical and Applied Genetics, Feb. 2020; volume 133, pages 395–407
 
   Bệnh đốm lá nâu có tên tiếng Anh là Cercospora leaf spot (CLS) do nấm Cercospora canescens gây ra, đây là bệnh rất quan trọng cho sản xuất cây đậu cowpea (Vigna unguiculata). Một nghiên cứu trước đó đã sử dụng quần thể con lai F2  [CSR12906 (nhiễm) × IT90K-59-120 (kháng)] rồi xác định QTL chủ lực điều khiển tính kháng có tên là qCLS9.1. Theo nghiên cứu này, người ta thực hiện “fine mapping” và xác định gen ứng cử viên từ qCLS9.1 với quần thể con lai F3:4 bao gồm 699 cá thể lất từ hai cá thể đang phân ly của F2:3 tại vùng chứa qCLS9.1 thuộc quần thể gốc. Kỹ thuật “fine mapping” làm thu hẹp vùng giả định qCLS9.1 để xem xét tính kháng bệnh trong khu vực 60.6-Kb định vị ở nhiễm sắc thể 10. Có hai gen được chú thích (annotated) trong vùng có kích thước 60.6-Kb; Vigun10g019300 mã hóa “NAD-dependent malic enzyme 1” (NAD-ME1) và Vigun10g019400 mã hóa “dynamin-related protein 1C” (DRP1C). Phân tích trình tự DNA có 12 chỉ thị SNPs trong chuỗi trình tự mã hóa (CDS) và vùng “5′ untranslated region” thuộc Vigun10g019300 và 2 chỉ thị SNPs của hộp TATA thuộc Vigun10g019400. Ba chỉ thị SNPs làm thay đổi amino acid trong phân tử NAD-ME1 thuộc CSR12906, N299S, S488N và S544N. Phân tích dự đoán protein cho kết quả S488N thuộc CSR12906 có thể có ảnh hưởng làm mất chức năng của NAD-ME1. Kết quả phân tích thể hiện gen cho thấy IT90K-59-120 và CSR12906 phản ứng với nấm C. canescens với các thể hiện khác nhau trong gen Vigun10g019300 và gen Vigun10g019400. Phối hợp cả hai, kết quả cho thấy rằng gen Vigun10g019300 và Vigun10g019400 là những ứng cử viên cho tính kháng bệnh đốm lá nâu của đậu cowpea IT90K-59-120. Xem thêm: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03470-6
 
Chức năng của PG1β trong cây dưa leo (Cucumis sativus L.)
 
Nguồn: Mengfei SongMengru ZhangFeng ChengQingzhen WeiJing WangMarzieh DavoudiJinfeng Chen & Qunfeng Lou. 2020. An irregularly striped rind mutant reveals new insight into the function of PG1β in cucumber (Cucumis sativus L.). Theoretical and Applied Genetics; Feb. 2020; volume 133, pages 371–382 (2020)
 
 
   Thông qua kết qua phân tích “bulked segregant” kết hợp với giải trình tự và bản đồ “linkage”, gen ist có chức năng do đột biến tạo sọc trái bất thường, nó được xác định trong vùng có độ lớn phân tử là 144-kb trong hệ gen cây dưa leo. Kết quả phân tích trình tự và sự thể hiện gen cho thấy Csa1G005490 là một gen ứng cử viên cần chú ý. Mặt vỏ ngoài của dưa leo (rind appearance) là một trong những tính trạng có giá trị kinh tế của phẩm chất trái dưa leo. Thông thường, trái dưa non có mặt ngoài vỏ khá đồng nhất, chúng biến thiên từ màu xanh lá cây sang màu vàng, trắng tùy theo bản chất của từng giống dưa leo. Nghiên cứu này cho thấy khi người ta xác định một đột biến gen tạo kiểu hình trái mới, gen ist, nó tạo ra kiểu hình mặt trái có sọ bất thường (irregularly striped rind). Dòng đột biến như vậy thể hiện các sọc màu xanh lá cây bất thường trên nền xanh vàng khi trái chín. Phân tích di truyền cho thấy một gen lặn đơn, ist, có chức năng theo đột biến ấy.
 
   Tiến hành phân tích trình tự của BSA (bulked segregant analysis) kết hợp với phân tích bản đồ di truyền, khu trú lại vùng “ist locus” với độ dài phân tử 144 kb, người ta chú thích được 21 gen dự đoán trong vùng ấy. Trên cơ sở đột biến vị trí, người ta tiến hành sàng lọc di truyền và phân tích thể hiện gen, hai chỉ thị SNPs có trong vùng gen ứng cử viên, Csa1G005490, được xác định như nền tảng của đột biến vùng phân tử ấy. Csa1G005490 mã hóa PG1β (polygalacturonase-1 noncatalytic subunit beta protein) được biết có nhiệm vụ làm mềm trái khi chín. Sự thể hiện gen Csa1G005490 giảm đáng kể trong cây đột biến ist so với cây nguyên thủy. Phân tích hệ transcriptome xác định 1796 DEGs (differentially expressed genes) giữa cây ist mutant và cây không đột biến. Thực hiện đọc chú thích GO (gene ontology) và sử dụng cơ sở dữ liệu KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) trong phân tích “enrichment” cho thấy rằng những DEGs như vậy  được làm phong phú lên chủ yếu khi cây quang tổng hợp và khi cây thực hiện cơ chế biến dưỡng diệp lục tố. Sự thể hiện gen tổng hợp diệp lục tố suy giảm trong cây đột biến cho thấy ist đóng vai trò chủ lực của sinh tổng hợp diệp lục tố. Xem thêm: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03468-0
 
Gen kháng muỗi gây lá hành từ giống lúa Kangwenqingzhan
 
Nguồn: Yang Li, Yi MoZhihua LiMeng YangLihua TangLing ChengYongfu Qiu. 2020. Characterization and application of a gall midge resistance gene (Gm6) from Oryza sativa ‘Kangwenqingzhan’. Theoretical and Applied Genetics, Feb. 2020 volume 133: 579–591
Hình 4: Muỗi gây lá hành (sâu năng) và triệu chứng gây hại
 
   Gen kháng côn trùng “muỗi gây lá hành (gall midge) Gm6 được phân tích bản đồ di truyền và được định tính trong quần thể con lai NIL (near-isogenic lines) và quần thể chồng các gen kháng với nhau (pyramided lines), rồi tiến hành chọn dòng nhờ chỉ thị phân tử để phát triển dòng lúa kháng muỗi gây lá hành và rầy nâu. Muỗi gây lá hành châu Á (GM; Orseolia oryzae; Diptera: Cecidomyiidae) là đối tượng gây hại lúa được chú ý đặc biệt. Định tính gen kháng muỗi gây lá hành (GM-resistance genes) và công tác chọn tạo giống lúa kháng GM được các nhà chọn giống thực hiện trong nhiều năm qua. Ở đây, gen kháng Gm6 dẫn xuất từ giống lúa Kangwenqingzhan (KW) được xác định ở vai dài của nhiễm sắc thể 4, sử dụng quần thể con lai F2 của tổ hợp lai 9311/KW. Vùng mang gen được thu hẹp lại còn 90-kb định vị giữa hai chỉ thị phân tử YW91 và YW3-4 sử dụng quần thể con lai hồi giao. Căn cứ theo phương pháp nuôi muỗi “no-choice feeding” và phương pháp “host choice tests”, sự phát triển và tăng trưởng của muỗi trong quần thể NILs vô cùng bị hạn chế so với giống đối chứng 9311. Ngày thứ 8, chiều dài thân muỗi trung bình là 0.69 mm trên quần thể NILs và 0.56 mm trên giống 9311. Sự khác biệt càng có ý nghĩa hơn ở giai đoạn sinh trưởng tiếp theo. Tuy nhiên, muỗi gây lá hành thể hiện “không chọn lọc ký chủ” (no host preference) giữa quần thể NILs và giống 9311, trứng đẻ bình thường trên cây lúa kháng sâu. Người ta phát triển quần thể con lai chồng gen kháng (pyramided lines) mang gen kháng rầy nâu BPH27BPH36, và gen kháng muỗi gây lá hành Gm6 bằng con đường lai và lai hồi giao với sự hỗ trợ của marker. Những dòng lai này rất giống với giống lúa KW làm bố, xét theo tính trạng nông học, nhưng biểu hiện tính kháng tốt hơn với rầy nâu (BPH) và muỗi gây lá hành (GM). Xem chi tiết: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03488-w
 
Gen kháng bệnh “Fusarium head blight” của lúa mì mạch châu Âu
 
Nguồn: Marine OllierVincent TalleAnne-Laure BrissetZoé Le BihanSimon DuerrMarc LemmensEllen GoudemandOlivier RobertJean-Louis Hilbert & Hermann Buerstmayr. 2020. QTL mapping and successful introgression of the spring wheat-derived QTL Fhb1 for Fusarium head blight resistance in three European triticale populations. Theoretical and Applied Genetics,Feb. 2020 vol.133: 457–477
 
   Giống lúa mì mùa xuân mang QTL Fhb1 được khai thác thành công trong chọn tạo giống mì mạch (Triticale) và cải tiến tính kháng bệnh đáng kể đối với FHB (Fusarium head blight). Fusarium head blight (FHB) và vấn đề chính trong sản xuất lúa mì mạch, đặc biệt là hậu quả của độc tố trong mễ cốc “mycotoxin” sau khi nhiễm Fusarium. Người ta định tính gen kháng bệnh FHB trong các loài Triticale phục vụ cải tiến giống mới mang gen kháng này. Một dòng lúa mì kháng mạnh với FHB trong nhiều thí nghiệm đã được sử dụng làm nguồn cho gen kháng từ tổ hợp lai giữa “triticale × wheat” với các tổ hợp lai là các giống tritical cao sản, mới. Ba quần thể con lai RILs (recombinant inbred lines) được xem xét trên ruộng thí nghiệm đối với tính kháng bệnh FHB thông qua kỹ thuật phun bào tử gây bệnh nhân tạo, qua bốn vụ sản xuất. Bên cạnh đó, người ta tiến hành đánh giá kiểu gen theo kỹ thuật GBS (genotyping-by-sequencing) với chỉ thị phân tử SSR. Mức độ gây hại của FHB được đánh giá trên đồng ruộng bằng quan sát mắt thường, cho điểm theo thang điểm quy định phản ứng kháng, nhiễm. Hạt lúa được thu hoạch thành những mẫu thông qua phân tích ảnh kỹ thuật số (digital picture analysis) nhằm định tính tính trạng WKS (whitened kernel surface). Bốn QTLs có ảnh hưởng quan trọng nhất đối với tính kháng FHB được xác định, trên nhiễm sắc thể 2B, 3B, 5R, và 7A. Những QTLs ấy điều khiển tính kháng Fusarium. Đo mức độ WKS bằng ảnh kỹ thuật số cho phép người ta dễ dàng và nhanh chóng hơn phát hiện triệu chứng bị nhiễm bệnh và xuất hiện bệnh trong hạt mễ cốc như một công cụ “scoring” rất hữu hiệu vậy. Tính kháng FHB do QTL định vị trên nhiễm sắc thể 3B mang tính chất “collocated” với gen Fhb1. QTL định vị trên 5R mang tính chất “collocated” với gen điều khiển cây lùn (gen Ddw1). Đây là báo cáo đầu tiên chỉ ra rằng kết quả thành công của gen Fhb1 đưa vào những dòng mì mạch cao sản (Triticale) kháng bệnh FHB. Xem thêm: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03476-0
 
 
 
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:74
số người truy cậpHôm qua:302
số người truy cậpTuần này:647
số người truy cậpTháng này:2205
số người truy cậpTất cả:380933
số người truy cậpĐang trực tuyến:8