Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 25 THÁNG 11 ĐẾN 01 THÁNG 12 NĂM 2019

 

BẢN TIN KHOA HỌC

 

I. Xác định alen chủ lực điều khiển tính chống chịu mặn của cây lúa

Nguồn: Rohila JSEdwards JDTran GDJackson AKMcClung AM. 2019. Identification of Superior Alleles for Seedling Stage Salt Tolerance in the USDA Rice Mini-Core Collection. Plants (Basel).  2019 Nov 5;8(11). pii: E472. doi: 10.3390/plants8110472.

Stress mặn là yếu tố hạn chế năng suất chủ yếu cho các vùng canh tác lúa trên toàn thế giới. Mục tiêu nghiên cứu: đánh giá biến thiên di truyền trong tự nhiên trong tập đoàn URMC (rice mini-core collection) của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) về chống chịu mặn ở giai đoạn mạ và xác định QTLs điều khiển tính chống chịu mặn theo phân tích GWAS (genome-wide association study). Trồng lúa theo phương pháp thủy canh với 162 mẫu giống lúa được khống chế theo nghiệm thức có giá trị EC = 6,0 dS m-1 ở giai đoạn cây lúa 3-4 lá. Kết quả: 59,4% mẫu giống lúa này thuộc nhóm nhiễm mặn, 23,9% thuộc nhóm chống chịu trung bình và 16,7% thuộc nhóm chống chịu tốt. Pokkali là giống lúa chống chịu tốt nhất, Nerica-6 là giống lúa nhiễm mặn nhất. Theo quy trình đánh giá của IRRI, tám biến số (tính trạng nông học) có liên quan chặt với chống chịu mặn. Kết quả chạy GWAS tập đoàn giống lúa URMC, với hơn ba triệu chỉ thị SNPs, người ta xác định được 9 vùng chứa gen đích điều khiển chống chịu mặn, nằm trên năm nhiễm sắc thể. Không có vùng nào rơi vào vị trí của Saltol QTL được công bố trước đây, cho thấy các gen này khác với kết quả Saltol; cơ chế chống chịu mặn cũng khác trong tập đòa giống lúa URMC. Nghiên cứu chỉ rõ các loci di truyền này giải thích được phần lớn biến thiên kiểu hình chống chịu mặn ở giai đoạn mạ. Mười bốn mẫu giống lúa chịu mặn tốt, 6 loci mới phát hiện, 16 gen ứng cử viên liền kề nhau được xác định; điều ấy sẽ vô cùng hữu ích cho lai tạo giống lúa chống chịu mặn. Những QTLs được xác định có thể được tiến hành kỹ thuật “fine mapping”, minh chứng rõ gen ứng cử viên, và chọn giống nhờ chỉ thị phân tử trong tương lai.

Xem thêm: https://www.mdpi.com/2223-7747/8/11/472

 

II. Nấm cộng sinh với cây chủ (mycorhizal fungi) tác động đến giá trị kinh tế về dinh dưỡng cây trồng

Nguồn: Colin Averill, Jennifer M. Bhatnagar,  Michael C. Dietze, William D. Pearse, and Stephanie N. Kivlin. 2019. Global imprint of mycorrhizal fungi on whole-plant nutrient economics. PNAS November 12, 2019, 116 (46): 23163-23168.

Hầu hết thực vật sống trên trái đất ở trạng thái cộng sinh với nấm ở vùng rễ cây (i.e., mycorrhizal fungi), có giá trị kinh tế về sản phẩm quang hợp với dinh dưỡng đất cần có quần thể nấm ấy. Các nhà nghiên cứu sinh môi học đã nghĩ rất sâu rằng những loại hình khác nhau của tập đoàn mycorrhizal fungi, ví dụ như arbuscular so sánh với ectomycorrhizal – đại diện cho tính thích nghi trong điều kiện độ phì đất cao đến thấp. Ở đây, nhóm tác giả công trình khoa học này đã  chỉ ra rằng sự kết hợp nhiều loại hình của mycorrhizal fungi được gắn liền với những khác biệt của những tính trạng nông học cây trồng liên quan đến chiến lược kinh tế về làm giàu độ phì nhiêu đất. Các loài cộng sinh trên cây thuộc ectomycorrhizal có độ phì lớn hơn, bảo thủ hơn nhóm arbuscular mycorrhizal, tác động to lớn đến tăng trưởng của cây và mức độ tiến hóa thực vật trong lịch sử phát triển. Ngần ấy đề xuất ra lý thuyết môi sinh học rằng các mycorrhizal fungi giúp loài người dự đoán chính xác hơn những tương tác có tính chất thuộc về chu trình dinh dưỡng carbon trong các hệ sinh thái. Những mycorrhizal fungi là những thành phần cực trọng trong hệ microbiome thực vật, hình thành nên nội dung cộng sinh (symbiosis) ở rễ của cây trồng trên trái đất. Hầu hết các loài thực vật cộng sinh với cả hai arbuscular hoặc ectomycorrhizal fungi, những sự kiện cộng sinh như vậy đặc trưng cho sự thích ứng nhanh của cây với điều kiện chu trình dinh dưỡng đất ngày một chậm dần. Điều này dẫn đến một giả thuyết thứ hai là: loài thực vật cộng sinh với arbuscular và ectomycorrhizal có tính trạng nông học bổ sung và và tăng cường khả năng cộng sinh với vi nấm, dẫn đến độ phì đất có tính chất vừa tiếp thu, vừa bảo tồn trong các tính trạng thực vật. Người ta tiến hành phân tích 17.764 loài thực vật bao gồm 2.940 loài thực vật cho gỗ, kết quả: cộng sinh giữa cây và mycorrhizal khác biệt có tính chất hệ thống về đặc điểm kinh tế của các mức độ nitrogen và phosphorus trong đất. Những khác biệt thấy rất rõ ở vĩ độ rất gần vùng ôn đới, nơi mà loài thực vật cộng sinh với ectomycorrhizal sẽ sử dụng nhiều nitrogen hơn và bảo tồn phosphorus nhiều hơn so với loài thực vật cộng sinh với arbuscular mycorrhizal. Khác biệt này phản ánh cả hai tính trạng của cây thuộc phần trên mặt đất và thuộc phần dưới mặt đất; để kiểm soát được lịch sử tiến hóa, khả năng cố định đạm, sự rụng lá (deciduousness), vĩ độ tương thích, hệ sinh thái mang tính chất khí hậu đặc trưng của loài. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của mycorrhizal rất rộng và thường xuyên hơn ảnh hưởng khả năng cố định đạm của cây hoặc khả năng rụng lá đối với loài lá xanh suốt năm (evergreen leaf habit). Cây cộng sinh với ectomycorrhizal bảo tồn được nitrogen tốt hơn cây cộng sinh với arbuscular trong hệ sinh thái phương bắc (boreal) và nhiệt đới, mặc dù khác biệt trong sử dụng phosphorus kém hơn hệ sinh thái ôn đới. Kết quả này củng cố thêm luận điểm về hệ sinh thái thực vật cộng sinh với quần thể nấm vùng rễ, đặt nền móng cho lý thuyết sự phối hợi giữa nấm ký sinh và thực vật liên kết với tiến hóa của chiến lược kinh tế về dinh dưỡng cây trồng.

Xem thêm: https://www.pnas.org/content/116/46/23163

 

III. Yếu tố phiên mã MYC2/MYC3/MYC4và biểu hiện gen có liên quan đến jasmonate

Nguồn: Alex Van Moerkercke, Owen Duncan, Mark Zander, Jan Šimura, Robin Vanden Bossche,  G. Lewsey, Sbatie Lama, Karam B. Singh, Joseph R. Ecker,  A. Harvey Millar, and Olivier Van Aken. 2019.A MYC2/MYC3/MYC4-dependent transcription factor network regulates water spray-responsive gene expression and jasmonate levels.

PNAS November 12, 2019, 116 (46): 23345-23356

Thực vật được phơi nhiễm liên tục trong những thay đổi mang tính chất cơ giới do gió, mưa, hoạt động của cây khác, hoạt động của động vật, và con người. Những kích động cơ học như vậy (mechanical stimuli) gây ra những thay đổi ở mức độ phân tử một cách tạm thời và ảnh hưởng lâu dài trong phát triển, ảnh hưởng thời gia trổ bông, khả năng tự vệ với pathogen, và kiến trúc cây. Sử dụng nghiệm thức phun nước thay cho trời mưa, các tác giả đã quan sát chu trình truyền tín hiệu jasmonic acid làm cơ sở cho các thay đổi trong thể hiện gen nhanh. Gần 300 gen được điều tiết bởi yếu tố phiên mã MYC2/MYC3/MYC4, đặc biệt ảnh hưởng tới tất cả các gen phản ứng nhanh. Điều này được điều khiển bởi gắn kết theo kiểu kích thích và hoạt động của nước phun vào làm cho các promoters trở nên nhạy cảm bởi MYC2. Người ta xác định được “regulon” chủ chốt MYC2 bao gồm nhiều yếu tố phiên mã thứ cấp làm kích hoạt các promoters ở downstream, tạo ra một hệ thống phiên mã có tổ chức lớp lang. Cuối cùng, người ta chứng minh được phun nước kích hoạt sự tích lũy jasmonate khi phiên mã xảy ra do MYC2/MYC3/MYC4 một cách tích cực. Những kích động cơ học, như gió, mưa và sự tiếp xúc đều ảnh hưởng đến tăng trưởng và phát triển, tính kháng sâu hại, và sự phát dục thành công. Nghiệm thức phun nước để kích thích mưa chứng minh rằng sự truyền tín hiệu jasmonic acid (JA) có vai trò quan trọng trong những thay đổi về thể hiện gen ở giai đoạn mới bắt đầu, dẫn đến những thay đổi của phát triển khi trổ bông và kiến trúc của cây. Yếu tố phiên mã JA được kích hoạt MYC2/MYC3/MYC4 làm cho biểu hiện 266 gen, đạt đỉnh cao trong vòng 30 phút, và kiểm soát 52% gen kích hoạt trên 100 lần. Phân tích kết quả đọc trình tự theo phương pháp “chromatin immunoprecipitation” cho thấy rằng MYC2 gắn với >1.300 promoters và xét nghiệm theo phương pháp trans-activation cho thấy MYC2 kích hoạt các promoters như vậy. Thông qua rà soát cơ sở dữ liệu có tính chất “multiomic”, người ta xác định được một “regulon” then chốt MYC2/MYC3/MYC4 của 82 gen chứa nhiều vùng mục tiêu MYC2 chưa được biết trước đó, bao gồm các yếu tố phiên mã bHLH19 và ERF109. Phân tử bHLH19 có thể bật mở promoter ORA47, cho thấy MYC2/MYC3/MYC4 bắt đầu hình thành hệ thống có tính chất lớp lang của các yếu tố phiên mã ở downstream. Phun nước với tốc độ nhanh kích thích sự tích tụ JA và JA-isoleucine trực tiếp được kiểm soát bởi MYC2/MYC3/MYC4 thông qua một “loop” có tính khuếch đại rất tích cực làm điều hòa các gen sinh tổng hợp JA.

 

Xem thêm: https://www.pnas.org/content/116/46/23345

 

 

IV. Di truyền về chiều dài quả và khối lượng hạt cải dầu

Nguồn: Wenhao Shen, Pei Qin, Mengjiao Yan, Bao Li, Zengxiang Wu, Jing Wen, Bin Yi, Chaozhi Ma, Jinxiong Shen, Tingdong Fu, Jinxing Tu. 2019. Fine mapping of a silique length- and seed weight-related gene in Brassica napus. Theoretical and Applied Genetics; November 2019, Volume 132, Issue 11, pp 2985–2996

Phân tích microarray kết hợp với phương pháp “map-based cloning”, người ta đã xác định được một locus chủ lực điều khiển tính trạng SL (chiều dài quả cải dầu) và SW (khối lượng hạt cải dầu) trên bản đồ di truyền có khoảng cách phân tử là 98,47 kb trên nhiễm sắc thể A09. Đối với cây cải dầu (rapeseed), năng suất hạt cải tương quan rất chặt với tính trạng quả cải dầu (silique) ví dụ như chiều dài quả SL (silique length) và khối lượng hạt cải SW (seed weight). Trước đây, người ta xác định QTLs điều khiển tính trạng SL và SW là tính trạng số lượng rất phức tạp với với đoạn phần tử chồng lập các QTLs. Tuy nhiên, bản chất di truyền của chúng liên quan đến hai tính trạng SL và SW chưa được hiểu rõ ràng. Trong nghiên cứu này, người ta thiết lập quần thể BC3F3 dòng gần như đẳng gen (near isogenic line) phát triển từ giống cho quả ngắn x giống cho quả dài ‘ZS11’; rồi phân tích locus liên quan đến tính trạng SL. Dòng hóa gen trên cơ sở bản đồ di truyền (Map-based cloning) chot thấy mộ locus chủ lực hoạt động như một gen đơn theo di truyền Mendel  được lập bản đồ ở vùng có độ lớn phân tử là 98,47 kb định vị trên nhiễm sắc thể A09. Phân tích BLAST và chuỗi trình tự DNA cho thấy biến thiên chỉ thị SNP  và có đoạn phân tử thay thế tại vùng cận trên (upstream region) của gen ứng cử viên BnaA09g55530D, với biểu hiện gen có thể thay đổi ảnh hưởng đến tính trạng chiều dài quả cải dầu. Kết quả cho thấy locus của tính trạng SL có thể ảnh hưởng tích cực đến tín trạng khối lượng hạt cải (SW) trong 186 mẫu giống cây cải dầu (rapeseed accessions), xác định bởi chỉ thị phân tử liên kết. Do đó, chọn cá thể cây có tính trạng SL chấp nhận được và phát triển các chỉ thị liên kết chặt chẽ với gen: có thể đóng vai trò quan trọng trong chọn giống nhờ chỉ thị phân tử đối với các giống cải dầu cao sản trong tương lai.

Xem thêm: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03400-6

 

V. Gen kháng bệnh khảm lá đậu nành

Nguồn: Mian Wu, Ying-Na Liu, Cong Zhang, Xue-Ting Liu, Cheng-Chen Liu, Rui Guo, Ke-Xin Niu, An-Qi Zhu, Jia-Yin Yang, Jian-Qun Chen, Bin Wang. 2019. Molecular mapping of the gene(s) conferring resistance to Soybean mosaic virus and Bean common mosaic virus in the soybean cultivar Raiden. Theoretical and Applied GeneticsNovember 2019, Volume 132, Issue 11, pp 3101–3114

Giống đậu nành Raiden, có cả gen kháng SMV (soybean mosaic virus) và gen kháng BCMV (bean common mosaic virus); chúng được thực hiện “fine-mapped” tại vùng chứa gen đích: locus Rsv1 complex trên nhiễm sắc thể 13, ở đó, hai gen kháng theo motif CC-NBS-LRR Glyma.13g184800 và Glyma.13g184900 thể hiện mức độ khác biệt đáng kể giữa giống nhiễm bệnh và giống kháng bệnh. Cả hai Soybean mosaic virus (SMV) và Bean common mosaic virus (BCMV) đều có thể làm cây đậu nành có triệu chứng khảm lá. Hiện nay, có khá ít nghiên cứu về tính kháng bệnh khảm lá do virus trên cây đậu nành cùng một lúc với hai đối tượng như vậy. Người ta sử dụng giống đậu nành Raiden, nguồn cho tính kháng SMV và BCMV, để lai với giống đậu nành nhiễm bệnh Williams 82, rồi thự hiện kỹ thuật “fine-map” gen kháng bệnh. Sau khi chủng bệnh trên quần thể  ~ 200 cây F2 với virus SMV (SC6-N) hoặc virus BCMV (HZZB011), ngươi ta quan sát có phân ly theo tỷ lệ 3 kháng: 1 nhiễm, chúng minh gen kháng là đơn gen trội. Phân tích BSA (bulk segregation analysis) cho thấy gen kháng BCMV liên kết với locus Rsv1 complex điều khiển tính kháng SMV. Đánh giá kiểu gen các cá thể con lai F2 với 12 chỉ thị phân tử SSR 12 liên kết chặt với locus Rsv1 complex rồi lập bản đồ di truyền tính kháng SMV, gen Rsv1-r, nằm giữa hai chỉ thị phân tử BARCSOYSSR_13_1075 và BARCSOYSSR_13_1161. Gen kháng BCMV nằm giữa hai chỉ thị phân tử BARCSOYSSR_13_1084 và BARCSOYSSR_13_1115. Bên cạnh đó, 1009 cá thể của quần thể con lai F2 được thanh lọc với chỉ thị phân tử BARCSOYSSR_13_1075 và BARCSOYSSR_13_1161, kết quả là 32 cá thể recombinant của F2 được xác định. Xác định dòng mang gen kháng trong F2 bằng chỉ thị phân tử có tính chất “internal SSR” và  chỉ thị SNP. Kết quả đánh giá kiểu hình đối với những dòng recombinant được chọn lọc F2:3 , người ta ghi nhận gen kháng cả SMV và BCMV đều được tiến hành “fine-mapped” tại một vùng có kích thước phân tử ~ 154.5 kb, giữa hai chỉ thị SNP: SNP-38 và SNP-50. Trong vùng lập bản đồ di truyền, hai gen thuộc motif CC-NBS-LRR biểu hiện tính khác biệt di truyền có ý nghĩa giữa giống đậu nành Raiden và Williams 82. Sự tiến hóa của chúng bị ảnh hưởng bởi động tác chọn giống tích cực.

Xem thêm: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03409-x

Hình 6: Kết hợp hai triệu chứng SMV và BCVM

 
 
 
 
 
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:429
số người truy cậpHôm qua:328
số người truy cậpTuần này:2041
số người truy cậpTháng này:2377
số người truy cậpTất cả:336751
số người truy cậpĐang trực tuyến:18