Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 16 THÁNG 09 ĐẾN 22 THÁNG 09 NĂM 2019
 
BẢN TIN KHOA HỌC
Tuần lễ từ 16 đến 22 tháng 09 năm 2019
< 1 >
Hệ gen tham chiếu của cây đậu Hà Lan
 
A reference genome for pea provides insight into legume genome evolution. Nature Genetics volume 51, pages 1411–1422 (2019).
 
 
Đậu Hà Lan, tiếng Anh là Pea, tên khoa học là Pisum sativum L. (2n = 14),
là cây họ đậu quan trọng thứ hai trên thế giới sau đậu cô ve. Đậu Hà Lan thuộc Leguminosae (hoặc Fabaceae).
 
Cây cho hạt đậu mùa lạnh thuộc Galegoid clade, đó là đậu Hà Lan, đậu lentil (Lens culinaris Medik.), đậu chickpea (Cicer arietinum L.), đậu răng ngựa: faba bean (Vicia faba L.)
Cây họ đậu nhiệt đới thuộc Milletoid clade, đó là đậu cô ve: common bean (Phaseolus vulgaris L.), đậu cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) và đậu xanh (Vigna radiata (L.) R. Wilczek).
 
     Người ta ghi nhận rằng đây là lần đầu tiên một genome tham chiếu được chú thích đầy đủ (annotated chromosome-level reference genome) của cây đậu Hà Lan, loài cây mà Gregor Mendel đã sử dụng để phân tích học thuyết di truyền kinh điển hơn 100 năm qua. Di truyền huyết thống và “paleogenomics” cho thấy sự tái sắp xếp lại trong hệ gen giữa các loài cây họ đậu. Người ta gợi ý rằng có một vai trò chủ yếu đối với những nguyên tố có tính lập lại trong quá trình tiến hóa của hệ gen cây đậu Hà Lan. So với các hệ gen của những loài họ đậu khác (Leguminosae), hệ gen của cây đậu Hà Lan thể hiện tính chất cơ động của gen mạnh mẽ hơn (intense gene dynamics), với sự tăng kích thước của genome trong khi họ Fabeae được phân ra từ những nhóm thực vật có liên quan gần gũi. Trong quá trình tiến hóa của chi Pisum, sự hoán vị và chuyển vị xảy ra hết sức khác biệt khau giữa các nhóm loài. Trình tự DNA tham chiếu này sẽ tăng cường sự hiểu biết của chúng ta về cơ sở phân tử của những tính trạng nông học quan trọng và giúp cho nội dung cải tiến giống tích cực hơn gấp nhiều lần.
 
< 2 >
Gen OsCAF1 và sự phát triển của thể lạp (chloroplast) cây lúa
 
OsCAF1, a CRM Domain Containing Protein, Influences Chloroplast Development. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(18): 4386.
 
 
     Những protein có domain CRM (chloroplast RNA splicing and ribosome maturation) có trong hoạt động “splicing” của những phân tử introns của gen thể lạp (chloroplast gene introns). Nhiều protein có domain thuộc dạng CRM được người ta ghi nhận rằng chúng có vai trò chủ chốt trong sự phát triển lục lạp ở nhiều loài thực vật khác nhau. Tuy nhiên, chức năng của những protein CRM trong sự phát triển lục lạp của cây lúa vẫn còn mập mờ. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta tạo ra gen đột biến oscaf1 albino, làm cây chết ở giai đoạn mạ, thông qua kỹ thuật chỉnh sửa gen OsCAF1 với hai CRM domains thông qua hệ thống CRISPR/Cas9. Tế bào diệp nhục (mesophyll cells) có gen đột biến oscaf1 suy giảm số lượng lục lạp đáng kể và kiến trúc của lục lạp bị tổn thương. OsCAF1 có trong chloroplast, và những phân tử transcripts cho thấy mức độ cao trong mô xanh.
     
     Thêm vào đó, phân tử OsCAF1 này kích hoạt sự kiện “splicing” của nhóm introns IIA và nhóm IIB, khác với protein tương đồng AtCAF1 (cây Arabidopsis) và ZmCAF1 (cây bắp), chúng chỉ ảnh hưởng “splicing” nhóm phụ introns IIB introns mà thôi. Người ta còn quan sát đầu C của protein OsCAF1 tương tác với protein OsCRS2, và phức protein OsCAF1–OsCRS2 có thể đóng góp vào “splicing” của nhóm introns IIA và IIB trong lục lạp cây lúa. Protein OsCAF1 điều hòa sự phát triển của lục lạp bằng cách gây ảnh hưởng đến splicing của nhóm introns II. 
 
< 3 >

Ứng dụng GWAS nhằm xác định các thông số di truyền của tính trạng tinh bột giống lúa japonica


Nguồn: Biselli CVolante ADesiderio FTondelli AGianinetti AFinocchiaro FTaddei FGazza LSgrulletta DCattivelli LValè G. 2019. GWAS for Starch-Related Parameters in Japonica Rice (Oryza sativa L.). Plants (Basel). 2019 Aug 19; 8(8).

 
     Phẩm chất gạo chủ yếu liên quan đến hai loại hình tinh bột gạo, đó là hàm lượng amylose (AAC: apparent amylose content) và hàm lượng “resistant starch” (viết tắt là RS). Những ảnh hưởng trước đây về phẩm chất nấu cơm đã được thảo luận nhiều, trong khi tính trạng RS hoạt động có tính chất “prebiotic” (hợp phần trong thực phẩm kích thích sự tăng trưởng hoặc tăng cường hoạt động của vi sinh có lợi cho đường ruột: vi khuẩn và khuẩn). 
 
     Theo kết quả nghiên cứu này, GWAS (Genome Wide Association Scan) được thực hiện với 115 mẫu giống lúa japonica, bao gồm loại hình japonica nhiệt đới và ôn đới, nhằm mục đích mở rộng kiến thức về cơ sở di truyền ảnh hưởng đến hai tính trạng RS và AAC. Biến thiên kiểu hình rất lớn đối với hai tính trạng này, chúng tương quan thuận với nhau. Cả hai thông số di truyền này tương quan với chiều dài hạt (tương quan thuận) và chiều rộng hạt (tương quan nghịch). Sự chọn lựa mang tính chất tương quan tùy thuộc vào thị hiếu của người tiêu dùng được giả định trên cơ sở tính trạng tinh bột và kích cỡ hạt gạo. Hơn nữa, người tiêu dùng chọn lựa còn căn cứ theo nguyên nhân gây ra tính trạng mong muốn theo các biến thiên kiểu hình hết sức phong phú liên quan đến tinh bột và kích thước hạt của loại hình cây lúa japonica nhiệt đới và japonica ôn đới được sử dụng trong nghiên cứu. Kết quả GWAS xác định có 11 kết hợp đối với tính trạng RS tại bảy nhiễm sắc thể và năm kết hợp của tính trạng AAC đều định vị trên nhiễm sắc thể 6. 
 
     Các gen ứng cử viên và tương quan đồng vị trí (co-positional relationships) với những QTLs được xác định trước đây có ảnh hưởng đến tính trạng RS và AAC với kết quả xác định là 6 kết hợp (6 associations). Những gen ứng cử viên và vùng mới có liên quan đến tính trạng the RS và/hoặc AAC được tìm thấy, cung cấp cho chúng ta nguồn thông tin đang giá cho việc định tính chức năng của gen trong tương lai và phục vụ các chương trình lai tạo giống lúa cải tiến có phẩm chất hạt tốt. 
 
Giản đồ Manhattan plots và Q-Q plots 
 
     Giản đồ biểu thị những kết hợp có ý nghĩa trong khi tìm kiếm alen qui định tính trạng “resistant starch” (RS; (A,B)) và tính trạng amylose (AAC; (C,D)).
 
 
 
< 4 >
Phân tích chức năng của gen NLR kháng bệnh đạo ôn của giống lúa Tẻ Tép
 
Nguồn: Long Wang, Lina Zhao, Xiaohui Zhang, Qijun Zhang, Yanxiao Jia, Guan Wang, Simin Li, Dacheng Tian, Wen-Hsiung Li, and Sihai Yang. 2019.
Large-scale identification and functional analysis of NLR genes in blast resistance in the Tetep rice genome sequence. PNAS September 10, 2019 116 (37): 18479-18487
 
 
     Giống lúa kháng bệnh đạo ôn, một đối tượng gây hại bậc nhất do nấm gây ra, là biểu hiện hết sức kinh điển của protein NLR (nucleotide-binding site leucine-rich repeat). Hầu hết những nghiên cứu trước đây đếu tập trung vào các gen mã hóa NLR, nhung từng gen kháng R điển hình nào đó kháng bền vững với bệnh đạo ôn chưa được nghiên cứu ở phổ kháng hẹp. Theo kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả, người ta đã tiến hành giải trình tự DNA của giống lúa Tẻ Tép, một nguồn cho được sử dụng phổ biến tại nhiều nước, để giải mã các mức độ phân tử của tính kháng phổ rộng và tính kháng phổ hẹp. Phân tích dòng hóa đoạn gen mục tiêu ở mức độ lớn và phân tích chức năng các gen NLRs có chú thích chi tiết, người ta đã phát hiện ra một số các gen NLR khá lớn, có chức năng rõ ràng, những hệ thống NLR mang tính chất tương tác trong hệ gen cây lúa. Hơn nữa, việc lần theo dấu vết gia phả  của những giống lúa cao sản cho thấy rằng: dòng nào di truyền tính kháng của gen NLRs từ Tẻ Tép đều có tính kháng bệnh tốt hơn giống khác. 
 
     Giống lúa có nguồn gốc của Việt Nam là Tẻ Tép được biết có phổ kháng bệnh rộng đối với đạo ôn. Cơ sở di truyền phân tử tính kháng phổ rộng vẫn chưa được biết rõ. Có phải vì Tẻ Tép có qúa nhiều gen NLR hơn những giống lúa trồng khác chăng? Hoặc Tẻ Tép chưa nhiều gen NLR chủ lực mà các gen ấy có thể liên quan đến phổ kháng rộng? Hoặc phải chăng có tương tác của những cặp gen NLR trong hệ gen cây lúa Tẻ Tép?
 
     Người ta đã tiến hành giải trình tự DNA của hệ gen cây lúa Tẻ Tép, thu nhận được một kết hợp có chất lượng tốt, rồi tiến hành chú thích chi tiết các đoạn phân tử (annotated) của 455 gen NLR (nucleotide-binding site leucine-rich repeat). Người ta dòng hóa và xét nghiệm 219 gen NLR như những transgenes được chuyển nạp vào hai giống lúa nhiễm bệnh, sử dụng 5 – 12 chủng nòi khác nhau (pathogen strains). Trong các tình huống khác nhau, có ít hơn 12 chủng nòi thành công trong nuôi cấy ở phòng thí nghiệm. Chín mươi dòng vô tính phân tử NLRs cho biểu hiện kháng với ít nhất 1 hoặc nhiều chủng nòi nấm gây bệnh. Mỗi chủng nòi nhận diện riêng biệt với các gen NLRs tương ứng. Tuy vậy, có rất ít gen NLRs biểu hiện tính kháng > 6 chủng nòi, do đó, đa gen NLRs tạm thời minh chứng được tính kháng phổ rộng của giống lúa Tẻ Tép đối với đạo ôn. Kết quả phân tích theo phả hệ cho thấy: có một sự tương quan giữa tính kháng và số gen NLRs dẫn xuất từ nguồn Tẻ Tép. Phát triển phương pháp xác định cặp gen NLR có chức năng riêng biệt kết hợp nahu thành một “unit” nào đó, có chức năng rõ ràng, người ta thấy rằng có hơn 20% gen NLRs của Tẻ Tép và 3 hệ gen giống lúa khác bắt cặp với nhau. Cuối cùng, người ta đã thiết kế một bộ chỉ thị phân tử khá đồ sộ phục vụ cho xác định nhanh nhóm gen và bắt cặp NLRs của hệ gen giống lúa Tẻ Tép và giống lúa mới khi lai tạo. Kết quả nghiên cứu này làm tăng sự hiểu biết của chúng ta về cơ sở di truyền tính kháng phổ rộng trong trường hợp bệnh đạo ôn lúa.
 
     Điều tra ngẫu nhiên trên toàn bộ hệ gen, có 219 gen NLRs (đánh số từ 001 đến 219) trong hệ gen Tetep, chúng được dòng hóa và xét nghiệm tính kháng đối với 12 chủng nòi nấm gây bệnh có mức độ đa dạng khá cao (đánh dấu chủng nòi S2007 đến LaiXian). Hai giống lúa nhiễm bệnh, loại hình japonica cv. TP309 và Shin2, được chuyển nạp gen. Mỗi gen NLR được xét nghiệm có màu khác nhau tùy theo trạng thái kháng, i.e., kháng (R) hoặc nhiễm (S), đối với từng chủng nòi nấm. Các gen NLRs di truyền ít nhất 1 trong số 5 năm giống dẫn xuất từ Tẻ tép được đánh dấu bằng hình tam giác xanh blue. Từng cặp gen NLRs được đánh dấu bằng vòng tròn có màu xanh blue (helper) hoặc dấu thập chéo (sensor).

Bản đồ di truyền tính kháng của gen NLR trong giống lúa Tẻ Tép:

Xem thêm: https://www.pnas.org/content/116/37/18479

 

- Hết -

 
 
 
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:65
số người truy cậpHôm qua:249
số người truy cậpTuần này:395
số người truy cậpTháng này:6550
số người truy cậpTất cả:321855
số người truy cậpĐang trực tuyến:8