BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 23 THÁNG 12 ĐẾN 29 THÁNG 12 NĂM 2019
BẢN TIN KHOA HỌC
Chức năng protein OsCASP1 của cây lúa
Nguồn: Wang Z, Shi M, Wei Q, Chen Z, Huang J, Xia J. 2019. OsCASP1 forms complexes with itself and OsCASP2 in rice. Plant Signal Behav. 2019 Dec 18:1706025. doi: 10.1080/15592324.2019.1706025.
OsCASP1 (Casparian strip domain protein 1) gần đây đã được xác định có chức năng của sự hình thành “Casparian strip” (CS) tại tế bào lớp biểu bì trong của rễ lúa, mã nơi này có chức năng hấp thu chọn lọc khoáng chất. Nhóm tác giả công trình khoa học này đã thực hiện nội dung nghiên cứu chức năng của protein OsCASP1 in vivo. Phân tích biểu hiện gen cho thấy các gen OsCASP1, OsCASP2, OsCASP3, và OsCASP5 thể hiện trong rễ một cách rải rác từ OsCASP4. Dòng nấm men ưu thế lai (Y2H) được xét nghiệm cho kết quả là protein OsCASP1 có thể tương tác với chính nó và với protein OsCASP2, nhưng không tương tác với OsCASP3 và OsCASP5. Hung tương tác của OsCASP1 với chính nó và OsCASP2 tại màng plasma đã được xác định bằng xét nghiệm huỳnh quang “bimolecular” (BiFC) của tế bào trần cây lúa (rice protoplasts). Kết quả cho thấy protein OsCASP1 có thể tạo nên những phức trong tương tác với chính nó và với OsCASP2 trong rễ lúa.
***
Tìm thấy những gen điều khiển kiến trúc cây trồng
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế, đứng đầu là Giáo Sư Marja Timmermans, thuộc “Center for Plant Molecular Biology” Đại Học Tübingen, quan sát một “roadmap” của những gen điều khiển kiến trúc tán cây bắp. Họ tìm thấy rằng nhu mô chồi mầm, một cầu trúc nhỏ ở đỉnh thân, có nhiệm vụ nhiều hơn sự suy nghĩ của các nhà khoa học đã ghi nhận trước đây. Nó điều khiển kiến trúc toàn thân cây từ đỉnh chồi cực bé nhỏ. Họ đã lập bản đồ di truyền bao gồm những chức năng của cây bắp và tìm ra chìa khóa của điểm bắt đầu để nhà chọn giống có thể cải tiến giống bắp như mong muốn. Giả định rằng sinh mô chồi mầm có từ tế bào gốc mới hoặc cơ quan mới được hình thành. Nhóm nghiên cứu của Timmermans mô tả chính xác dòng chảy ở mức độ phân tử (molecular circuits) vô cùng tích cực ấy trong các tế bào của sinh mô chồi mầm (meristem), vẽ nên một “roadmap” của những “circuits” như vậy và mô tả chức năng của từng sự kiện quan sát được. "Tại đỉnh chồi cực bé nhỏ này, sinh mô chồi mầm điều tiết kiến trúc cây sao cho mỗi cá thể tăng trưởng với tán cây tối ưu theo những điều kiện ngoại cảnh khác nhau." Timmermans cho rằng chúng xác định những cơ chế điều khiển rất chuyên biệt từ những tế bào gốc của cây bắp, học thấy rằng những cái ấy ảnh hưởng đến kiến trúc tổng thể của cây bắp.
---
Hợp chất phenol của cây cà tím được phân tích nhờ điện thoại thông minh
Nguồn: Morosanova MA, Bashkatova AS, Morosanova EI. 2019. Spectrophotometric and Smartphone-Assisted Determination of Phenolic Compounds Using Crude Eggplant Extract. Molecules. 2019 Dec 2;24(23). pii: E4407. doi: 10.3390/molecules24234407.
Để phát triển một phương pháp enzyme đơn giản, rẽ tiền, đáng tin cậy khi xác định các hợp chất chứa phenol, người ta tiến hành nghiên cứu hoạt tính men “polyphenol oxidase” của chất trích từ cà tím (S. melongena); có tất cả 13 hợp chất chứa phenol được quan sát. Catechol, caffeic và chlorogenic acids, L-DOPA nhanh chóng bị ô xi hóa rồi hình thành ra sản phẩm có màu sắc. Hợp chất “monophenolic” bị ô xi hóa với tốc độ chậm nhất. Ferulic acid, quercetin, rutin, và dihydroquercetin được quan sát thấy có ảnh hưởng ức chế hoạt tính của polyphenol oxidase trong dịch trích cà tím. Ảnh hưởng của độ pH, nhiệt độ, chất trích từ cà tím, và hàm lượng 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone (MBTH) khi bị ô xi hóa chất catechol, caffeic acid, chlorogenic acid, và L-DOPA cũng được người ta tiến hành nghiên cứu bằng phương pháp sắc khí. Giá trị hằng số Michaelis giảm bởi một yếu tố thuộc 2 đến 3 khi có hiện diện của MBTH. Quy trình sắc ký (cuvette và microplate variants) cũng như quy trình có sự hỗ trợ của điện thoại thông minh đối với tìm kiếm hợp chất phenolic đã được người ta hoàn thiện. Giá trị bảo hòa trung bình (HSV color model) của ảnh hiển thị trong những “microplate wells” được sàng lọc tìm ra những tín hiệu phân tích nhờ “smartphone”. Giá trị LOD của catechol, caffeic acid, chlorogenic acid, and L-DOPA tương đướng với 5,1; 6,3; 5,8 và 30,0 µM (phương pháp cuvette); 12,2; 13,2; 13,2 và 80,4 µM (phương pháp microplate); 23,5; 26,4; 20,8 và 120,6 µM (phương pháp smartphone). Tất cả những biến thể đều được áp dụng thành công: nhanh (4-5 phút), đơn giản xác định được TPC trong cây có sản phẩm nói trên và L-DOPA trong dòng chảy sinh học mang tính chất mô hình mẫu. Các giá trị này được ghi nhận bởi smartphone được cộng đồng chấp thuận tốt cùng với quy trình chạy sắc ký và giá trị tham chiếu. Sử dụng dịch trích từ quả cà tím – những phản ứng trung gian kết hợp với “smartphone camera” phát hiện ra kết quả, cho phép chúng ta đề xuất một phương pháp nhanh, rẻ, tin cậy và thân thiện với môi trường để xác định hàm lượng hợp chất phenol của cà tím.
***
Lúa Vàng được Philippines cho phép sử dụng làm thức ăn và chế biến thực phẩm
Nguồn: ISAAA News - December 18, 2019
Hình: Lúa Vàng so với lúa thường (Nguồn: IRRI)
Ngày 18 tháng 12 năm 2019, DA-BPI (Philippines' Department of Agriculture-Bureau of Plant Industry) đã ban hành sắc luật về an toàn sinh học cho phép Viện nghiên cứu lúa của Philippines (Philippine Rice Research Institute: PhilRice) và Viện Lúa Quốc tế (IRRI) sử dụng giống lúa Vàng “GR2E Golden Rice”, trực tiếp sử dụng làm lương thực và thực phẩm, hoặc chế biến thực phẩm (FFP). Sau nhiều năm đánh giá an toàn sinh học rất công phu, DA-BPI thấy rằng Lúa Vàng "an toàn như lúa bình thường."
Dr. John de Leon, Giám Đốc Điều Hành của PhilRice đã chào đón quyết định mang tính pháp luật hết sức tích cực này của Chính Phủ. "Với sự chấp thuận của FFP, chúng tôi mang đến cho sản xuất một giải pháp có tính tiếp cận rất mạnh mẽ đối với vấn đề trọng đại của đất nước, đó là sự kiện thiếu Vitamin A ảnh hưởng rất nhiều đến trẻ em chưa đến trường và các bà mẹ đang mang thai."
Dr. Matthew Morrell, Tổng Giám Đốc IRRI nói rằng "IRRI rất vui lòng cùng đồng hành với PhilRice để phát triển một giải pháp hữu ích về dinh dưỡng cực kỳ nhạy cảm của nạn đói. Đây là một trong những mục đích chủ yếu của IRRI: chia sẻ giải pháp mang tầm thế giới đáp ứng nhu cầu của từng địa phương. Philippines đã từ lâu ghi nhận tiềm năng của công nghệ sinh học giúp con người tiếp cận với an ninh lương thực và dinh dưỡng, an toàn với môi trường, cải thiện được an sinh xã hội của nông dân."
Tại Philippines, thiếu Vitamin A (VAD) ảnh hưởng đến 20,4% trẻ em từ 6 tháng tuổi đến 5 năm tuổi. Tiền chất beta-carotene trong giống lúa Golden Rice cung cấp được 30 – 50 % nhu cầu trung bình theo dự đoán (EAR) về vitamin A cho bà mẹ mang thai và trẻ em. Philippines tham gia vào nhóm các quốc gia đảm bảo sự an toàn của Lúa Vàng. Năm 2018, các tổ chức: Food Standards Australia New Zealand, Health Canada, và United States Food and Drug Administration công bố kết quả đánh giá an toàn sinh học hết sức tích cực của Golden Rice. Một ứng dụng biosafety được công bố vào tháng 11 năm 2017 và đang được tổng hợp bởi tổ chức Biosafety Core Committee của Bangladesh.
Xem chi tiết tại: IRRI.
***
Sự nẩy mầm hạt trong điều kiện đất mặn
Nguồn: Augustine T. Zvinavashe, Eugene Lim, Hui Sun, and Benedetto Marelli. 2019. A bioinspired approach to engineer seed microenvironment to boost germination and mitigate soil salinity. PNAS December 17, 2019 116 (51) 25555 - 25561
Thế giới hôm nay đối diện với bùng nổ dân số và biến đổi khí hậu, chúng ta cần phát triển những công nghệ mới để tăng cường sản lượng nông sản trong khi đó phải giảm thiểu đầu vào và giảm thiểu ảnh hưởng làm khí quyển ấm lên. Theo nghiên cứu này, các tác giả đã tiến hành cách tiếp cận với pp dựa trên cơ sở vật liệu sinh học để thao tác trong môi trường đất nơi mà hạt giống đang nẩy mầm, yêu cầu bảo quản nguồn vi khuẩn PGPRs (plant growth promoting rhizobacteria). Chúng có thể cố định đạm khí quyển và làm giảm thiểu mặn trong đất. Vi khuẩn PGPRs được chế biến thành những viên thuốc nhộng bằng “silk–trehalose” (ST) áo bên ngoài viên giúp bảo quản vi khuẩn và phóng thích chúng ra khi cần thiết. Việc lựa chọn phương pháp “biomaterial” như vậy theo kết quả nghiên cứu gần đây về sự kết hợp của những proteins với những disaccharides là chìa khóa của phản ứng “anhydrobiosis”.
Công nghệ giản đơn ấy tỏ ra hiệu quả làm tăng sức nẩy mầm và giảm thiểu độ mặn trong đất. Tăng trưởng cộng đồng nhân loại trên thế giới, sự thoái hóa đất canh tác, việc sử dụng sai nông dược là những thách thức đáng kể cho nông nghiệp trong thập niên tới đối với an ninh lương thực toàn cầu. Công nghệ giúp hạt giống nẩy mầm thuận lợi có vai trò then chốt trong chiến lược an ninh lương thực ở môi trường đất bị thoái hóa nặng nề, giảm thời gian để nẩy mầm, cuối cùng là năng suất cây trồng tăng. Cho đến nay, người ta đã cố gắng thiết kế kiểu dáng cây trồng thích ứng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Sự nẩy mầm của hạt giống là nội dung cần thiết trong điều kiện stress phi sinh học, ví dụ như mặn, nóng và khô hạn. Công nghệ ở đây đáp ứng với nhiều mục tiêu đặt ra: Thao tác với môi trường nơi hạt giống đang chờ phát triển bởi kỹ thuật làm bao hạt (encapsulation), kỹ thuật bảo quản, và phóng thích chính xác của phân sinh học kích thích sự nẩy mầm của hạt giống và giảm thiểu tác độc của stressors phi sinh học. Đặc biệt là, người ta phát triển thành công “biomaterial” bằng “silk fibroin” (S) và “trehalose”. Chúng có thể được trộn với nhau trong đó có chứa vi khuẩn rhizobacteria rồi bón vào đất đặt nơi có hạt giống chờ sẵn, đặc biệt kỹ thuật bao hạt (eed coating), i.e., kỹ thuật “dip coating” hoặc “spray drying”. Một bao hạt quy mô cực nhỏ (micrometer) trong suốt, được tạo nên bởi vật liệu sinh học nói trên. Sự phối hợp của “polymorphic protein” ví dụ như S với một disaccharide bởi hệ thống sinh vật sống chống chịu đơợc các stressors phi sinh học, cung cấp cho chúng ta một môi trường tối hảo để cây sống có quần thể vi khuẩn rhizobacteria trong đất. Sử dụng vi khuẩn Rhizobium tropici CIAT 899 và cây đậu Phaseolus vulgaris làm mô hình hoạt động, người ta chứng minh được rằng rhizobacteria được phóng thích trong đất sau khi bao ngoài bị phân rã tác động đến rễ mầm, hình thành các nốt sần, làm tăng năng suất, kích thích hạt nẩy mầm tốt, và giảm thiểu độ mặn của đất.
Các bài viết khác
.png)
