Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 21 THÁNG 10 ĐẾN 27 THÁNG 10 NĂM 2019
 
BẢN TIN KHOA HỌC
 
1. Gen kháng bệnh đạo ôn lúa Pi5Pii
 

Pi5and Pii Paired NLRs Are Functionally Exchangeable and Confer Similar Disease Resistance Specificity. Mol Cells. 2019 Sep 30; 42(9):637-645. (Võ Kiều Thị Xuân et al. 2019).

 
   ETI trong cơ chế miễn nhiễm (effector-triggered immunity) là một yếu tố vô cùng quan trọng trong hệ thống tự vệ của cây xuất phát từ việc phát hiện ra những protein “effectors” mang gen không độc tố (Avr) của pathogens thông qua những protein mang tính kháng bệnh cây (R). 
   Trong hệ gen cây lúa, một số lượng gen kháng vô cùng to lớn (R genes) đã được xác định từ nhiều nguồn giống cho tính kháng khác nhau phục vụ cho chương trình cải tiến giống lúa cao sản kháng đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzaegây ra. Tính chất đa dạng di truyền rất mạnh mẽ của gen R là kết quả của hiện tượng đồng tiến hóa giữa ký chủ và ký sinh với lịch sử lâu dài giữa cây lúa và nấmgây bệnh M. oryzae. Ở đây các tác giả của công trình nghiên cứu này chứng minh rằng gen Pii là một alen của gen Pi5 thông qua kết quả chạy trình tự DNA và phân tích “complementation”. Gen Pii-1 và Pii-2 với chuỗi trình tự cDNAs được dòng hóa (cloned) theo phản ứng PCR đảo từ gen Pii trong giống lúa trồng Fujisaka5.
   Trắc nghiệm tính chất bổ sung (complementation test) trong giống nhiễm bệnh Dongjin cho thấy rằng tính kháng bệnh đạo ôn được hoạt hóa bởi sự trung gian của Pii, tương đồng với Pi5, rất cần có sự hiện diện của hai gen “nucleotide-binding leucine-rich repeat” (NB-LRR), Pii-1 và Pii-2. Các tác giả đã giả định rằng Pi5 và Pii không thể tách rời nhau xét theo chức năng, sự thay thế của gen Pii-1 bởi gen Pi5-1 và gen Pii-2 bởi gen Pi5-2, theo thứ tự, không làm thay đổi mức độ tính kháng bệnh đối với nấm M. oryzae mang gen AVR-Pii. Thật ngạc nhiên là, Exo70F3, được yêu cầu bởi tính kháng trên nền gen Pii, vô cùng cần thiết cho tính kháng của gen Pi5. Theo đó, cho dù co sự tương đồng được quan sát giữa gen Pi5Pii, các tác giả đã giả thuyết rằng cặp gen Pi5Pii cần những cơ chế phân biệt riêng đối với chức năng của chúng.
 
 
 
Hình 1: So sánh trình tự của gen Pii và Pi5
(A) Primers (mũi tên màu đen) để khuếch đại gen Pii trong giống lúa Fujisaka5. Hộp màu xám là exons và màu đen là introns.
(B) Kết quả PCR của giống lúa  Fujisaka5 sử dụng primers của (A).
(C) Khác biệt chuỗi trình tự amino acid giữa protein Pii (Fujisaka5) và Pi5. Chữ và số trên hình tam giác là amino acids trong Pi5 và vị trí tương ứng với chữ trắng trong protein Pii. Mỗi domain của từng gene được hiển thị bằng khung chữ nhật rectangles. DJ, Dongjin (susceptible cultivar); CC, coiled-coil; NB, nucleotide binding site; LRR, leucine-rich repeat; CT, C-terminal domain.
 
***
2
Yếu tố phiên mã MYB trong trường hợp bị stress phi sinh học của cỏ ba lá Medicago sativa
 
Nguồn: Zhou QJia CMa WCui YJin XLuo DMin XLiu Z. 2019. MYB transcription factors in alfalfa (Medicago sativa): genome-wide identification and expression analysis under abiotic stresses. Peer J. 2019 Sep 17;7:e7714.
 
 
   Cỏ alfalfa là loài cây trồng họ Đậu được canh tác phổ biến trên những cánh đồng chăn nuôi gia súc, có giá trị kinh tế lớn trên toàn thế giới. Sự tăng trưởng và năng suất của cỏ alfalfa thường bị tổn thất do ảnh hưởng ngoại cảnh.
   Tuy nhiên, chỉ có một vài nghiên cứu về gen kháng với stress trong cây alfalfa bởi vì thông tin di truyền của hệ gen cây cỏ này chưa được hoàn chỉnh và có rất ít cơ sở dữ liệu về phổ thể hiện gen (expression profile data). Họ protein MYB được định tính bởi ‘domain” có tính bảo thủ rất cao của chúng “DNA-binding domain”, kích thước lớn, đa dạng chức năng, và có mặt ở hầu hết loài sinh vật “eukaryotes”. Vai trò của protein MYB trong sự phát triển thực vật rất cần thiết; chúng có chức năng trong nhiều tiến trình sinh học khác nhau, bao gồm phản ứng của thức vật với stress và phản ứng tự vệ, sự phát triển của hạt và hoa. Những nghiên cứu về họ gen MYB đã và đang được báo cáo trên nhiều loài thực vật, nhưng có nhiều tên cây cỏ alfalfa.
   Để xác định nhiều hơn protein TF mang tên MYB (transcription factor family genes), người ta  đã tiến hành chạy trình tự 168 Arabidopsis thaliana, 430 Glycine max, 185 Medicago truncatula, và 130 Oryza sativa MYB proteins có thể lấy từ cơ sở dữ liệu có tên là “Plant Transcription Factor Database”. Những trình tự này được sử dụng làm trình tự queries trong công cụ BLAST đối nghịc với trình tự proteome M. sativa được cung cấp từ viện nghiên cứu “Noble Research Institute”. Theo kết quả của công trình nghiên cứu này, có tất cả 265 protein mang tên MsMYB được thu nhận, bao gồm 50 R1-MYB, 186 R2R3-MYB, 26 R1R2R3-MYB, và ba protein “atypical-MYB”. Những protein MsMYB mang tính chất dự đoán ấy được chia ra thành 12 “subgroups” theo kết quả phân tích di truyền huyết thống, và phân tích “gene ontology” (GO) cho thấy hầu hết gen MsMYB đều có trong các tiến trình sinh học. Phổ thể hiện gen và phân tích “quantitative real-time PCR” cho thấy một vài gen MsMYB có thể đang giữ vai trò quan trọng trong phản ứng  với stress phi sinh học. Hơn nữa, có 170 tương tác protein – protein và 914 tương tác protein - DNA được quan sát. Tương tác giữa MsMYB043 và MSAD320162, MsMYB253 và MSAD320162, MsMYB253 và MSAD308489 được khẳng định bởi hệ thống lai “two-hybrid” của men yeast. Đây là kết quả khoa học về họ protein MYB trong cây cỏ ba lá mà trước đây chưa được đề cập nhiều trong tính kháng với kháng của cỏ này.
 
 
 
 
***
3
 
Kỹ thuật thanh lọc để phát hiện nhanh vi khuẩn gây độc trong thực phẩm
 
 
Nguồn: Kim JHOh SW. 2019. Optimization of Bacterial Concentration by Filtration for Rapid Detection of Foodborne Escherichia coli O157:H7 Using Real-Time PCR Without Microbial Culture Enrichment. J Food Sci. 2019 Oct 11.
 
 
Vi khuẩn Escherichia coli chủng nòi O157:H7 là pathogen quan trọng có nguồn gốc từ thức ăn bị ngộ độc, là điểm nóng bộc phát ngộ độc thực phẩm tại nhiều nơi trên thế giới. Cho dù có nhiều phương pháp vi sinh học và sinh học phân tử đã được phát triển để phát hiện ra E. coli O157:H7, nhưng khó khăn nhất là làm sao phát hiện nhanh khi chúng còn ở mức độ thấp hơn ngưỡng cực trọng trong thực phẩm. Ở đây, Các tác giả đã tối ưu hóa một kỹ thuật thanh lọc để tập họp vi khuẩn đậm đặc hơn và phát hiện chúng nhanh nhất có thể đối với E. coli O157:H7. Sử dụng “homogenates” được chuẩn bị từ xà lách tươi cắt vụn ra và bắp cải, nồng độ vi khuẩn E. coli O157:H7 được lọc qua bảy màng, rồi so sánh các nghiệm thức xử lý. Phương pháp màng lọc MCE (mixed cellulose ester) và phương pháp màng lọc PVDF (polyvinylidene difluoride) đạt mức độ hồi phục của vi khuẩn tốt nhất (bacterial recoveries). Bên cạnh đó, phương pháp gắn số lượng vi khuẩn tối ưu E. coli O157:H7 trên màng lọc MCE sau khi lượt xong. Cho nhỏ giọt từng giọt nước liên tục 80 giây, kết quả minh chứng rằng đây là phương pháp hiệu quả nhất để tách vi khuẩn ra khỏi tấm lọc. Khả năng phát hiện vi khuẩn nhanh khi chúng ở nồng độ thấp của E. coli O157:H7 trong xà lách và cải bắp còn được đánh giá thông qua “real-time PCR” sau khi xác định nồng độ vi khuẩn bằng màng lọc MCE và PVDF. Sử dụng màng lọc MCE cho phép người ta phát hiện 10° CFU/g (5 CFU/g) của vi khuẩn E. coli O157:H7 trong vòng 2 giờ mà không cần cấy vi sinh. Do vậy, tập họp chúng thông qua màng lọc có thể được sử dụng để phát hiện nhanh pathogen có nguồn gốc từ thực phẩm (foodborne pathogens).
 
 
***
4
Alen nguyên thủy của đậu nành liên quan đến tính trạng hạt
 
Nguồn: Hongyan Yang, Wubin Wang, Qingyuan He, Shihua Xiang, Dong Tian, Tuanjie Zhao, Junyi Gai. 2019.Identifying a wild allele conferring small seed size, high protein content and low oil content using chromosome segment substitution lines in soybean. Theoretical and Applied Genetics, October 2019, Volume 132, Issue 10, pp 2793–2807.
 
 
   Alen nguyên thủy của đậu nành (wild soybean allele) liên quan đến tính trạng khối lượng 100 hạt, hàm lượng protein, hàm lượng dầu đã được thực hiện “fine-mapped” tại vùng có kích thước 329-kb trên nhiễm sắc thể 15, trong đó gen Glyma.15g049200 được dự đoán là gen ứng cử viên. Gen đậu nành nguyên thủy được xác định với khối lượng 100 hạt bé (100SW), hàm lượng protein cao (PRC), hàm lượng dầu thấp (OIC) là mục tiêu nghiên cứu mở rộng quỹ gen đậu nành trong chọn giống.
   Để đánh giá những alen như vậy, người ta nghiên cứu quần thể giống đậu nành bao gồm 195 dòng “chromosome segment substitution lines” (SojaCSSLP4), với dòng hoang dại N24852 làm nguồn cho gen và dòng đậu nành trồng trọt NN1138-2 và bố mẹ tái tục để xét nghiệm. Trong dòng đậu nành SojaCSSLP4, có 10, 9 và 8 đoạn phân tử “wild segments” /QTL được tìm thấy với tính trạng 100SW, PRC và OIC, theo thứ tự. Sử dụng quần thể hồi giao, người ta khám phá một đoạn phân tử chứa ba tính trạng (q100SW15qPro15 và qOil15) được thực hiện “ fine-mapped”  trên quãng rộng 329-kb của nhiễm sắc thể 15 và một đoạn phân tử khác đối với tính trạng 100SW (q100SW18.2) được thực hiện “ fine-mapped” trên một quãng rộng 286-kb của nhiễm sắc thể 18. Kết hợp với cơ sở dữ liệu “transcription” của SoyBase, có 42 gen được dự đoán nằm trong quãng 329-kb, nơi đó, Glyma.15g049200 thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa trong từng giai đoạn khác nhau của sự phát triển hạt đậu nành. Bên cạnh đó, các đoạn phân tử của Glyma.15g049200 thuộc hai bố mẹ được chạy trình tự rồi so sánh với nhau, kết quả cho thấy có hai chèn đoạn của hai base trong vùng chứa mật mã di truyền CDS (coding sequence) của mẫu đậu nành hoang dại N24852 so với NN1138-2Chỉ có Glyma.15g049200 hoàn thành vùng chứa mật mã di truyền CDS khác nhau của bố mẹ nhưng có liên quan đến ba tính trạng nói trên, Glyma.15g049200 được dự đoán là một gen ứng cử viên có tính chất “pleiotropic” (gen đa tính trạng) đối với 100SW, PRC và OIC.
   Việc chú thích chức năng của gen Glyma.15g049200 cho thấy phân tử transporter mang sucrose theo hai hướng khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm của họ “MtN3/saliva” mà họ này có thể là nguyên nhân để gen hoạt động trên cùng một nền sinh hóa đối với tính trạng 100SW, PRC và OIC. Do vậy, nó chịu trách nhiệm đối với ba tính trạng ấy. Kết quả này xác định gen đặc biệt được mô tả bên trên và cung cấp kiến thức ban đầu về hai QTL khác hoạt động như gen đa tính trạng (pleiotropic).
 
 
***
5
Đột biến có chủ đích gen OsGA20ox2 và kiến trúc thân rạ lùn của cây lúa
 
 
Nguồn: Yue Han, Kaichong Teng, Gul Nawaz, Xuan Feng, Babar Usman, Xin Wang, Liang Luo, Neng Zhao, Yaoguang Liu, Rongbai Li. 2019.Generation of semi-dwarf rice (Oryza sativa L.) lines by CRISPR/Cas9-directed mutagenesis of OsGA20ox2 and proteomic analysis of unveiled changes caused by mutations. 3 Biotech (First Online) 05 October 2019.
 
   Chiều cao cây (PH) là một trong những đặc tính nông học quan trọng nhất của cây lúa, vì nó có ảnh hưởng nhất định đến năng suất hạt và chống chịu đỗ ngã. Ở đây, dòng lúa đột biến nửa lùn (semi-dwarf) được phát triển thông qua hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9-based để thao tác trên gen OsGA20ox2 của giống lúa trồng thuộc indica.
   Có tổng cộng 24 dòng lúa riêng biệt nhau trong thế hệ T0 với mức độ đột biến trung bình 73,5% bao gồm dòng đột biến “biallelic” (29,16%), đột biến đồng hợp tử (47,91%) và đột biếndị hợp tử (16,66%), cộng với 16 dòng lúa “T-DNA-free” (50%) được thu thập ở thế hệ T1 mà không có ảnh hưởng đột biến không mong muốn (off-target effect) tại bốn ruộng ngoài đồng. Đột biến là do thay đổi trình tự amino acid của cây mutant làm giảm gibberellins (GA) và chiều cao cây (22,2%), làm giảm chiều dài lá đòng (FLL) và làm tăng năng suất hạt / khóm lúa (YPP) (6,0%), trong khi đó, các tính trạng nông học còn lại không có ảnh hưởng gì. Các dòng đột biến duy trì tính trạng chiều cao cây đến mức bình thường bởi xử lý GA3 ngoại lai. Sự thể hiện của gen OsGA20ox2 bị ức chế đáng kể trong những cây lúa đột biến, trong khi đó, mức độ thể hiện này không bị ảnh hưởng đối với sinh tổng hợp GA (OsGA2ox3OsGA3ox2), không ảnh hưởng đối với sự truyền tín hiệu của gen (D1, GIDISLR1). Các dòng lúa mutant cho thấy có sự giảm chiều dài, chiều rộng của tế bào, sự vươn dài tế bào không bình thường, trong khi đó, có sự tăng lên số tế bào tại lóng thân số hai ở giai đoạn trưởng thành. Có tổng cộng 30 “protein spots” được tinh sạch và tách chiết, 24 proteins được xác định.
   Kết quả cho thấy rằng OsGA20ox2 được chỉnh sửa có sự thay đổi thể hiện protein. Năm proteins là: glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, putative ATP synthase, fructose-bisphosphate aldolase 1, S-adenosyl methionine synthetase 1 và gibberellin 20 oxidase 2, được điều tiết theo kiểu “down” trong các dòng lúa đột biến làm ảnh hưởng đến chiều cao cây. Tập hợp lại các chi tiết, kết quả này cho thấy vai trò của gen OsGA20ox2 đối với chiều cao cây lúa và khẳng định rằng hệ thống CRISPR–Cas9 là một công cụ rất hữu hiệu để tìm hiểu chức năng của 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:235
số người truy cậpHôm qua:363
số người truy cậpTuần này:1398
số người truy cậpTháng này:4548
số người truy cậpTất cả:328604
số người truy cậpĐang trực tuyến:14