Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ 31 THÁNG 08 ĐẾN 06 THÁNG 09 NĂM 2020
BẢN TIN KHOA HỌC
 
1. Phân tích di truyền tính kháng bệnh đạo ôn bằng  GWAS
Nguồn: Liu MH, Kang H, Xu Y, Peng Y, Wang D, Gao L, Wang X, Ning Y, Wu J, Liu W, Li C, Liu B, Wang GL. 2020. Genome-wide association study identifies an NLR gene that confers partial resistance to Magnaporthe oryzae in rice. Plant Biotechnol J. 2020 Jun, 18(6):1376-1383.
   Gen kháng chủ lực R thường bị phá vở, cho nên người ta cần xác định những gen R mới, có tính kháng trung bình đối với nấm gây bệnh đạo ôn lúa. Đây là mục tiêu chọn giống khá quan trọng. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã dùng tập đoàn căn bản thuộc Rice Diversity Panel II (C-RDP-II) trong ngân hàng gen, bao gồm 584 mẫu giống (accessions). Họ tiến hành đánh giá kiểu gen với bộ chỉ thị phân tử 700.000 SNPs. Các mẫu giống thuộc tập đoàn C-RDP-II được chủng nấm bệnh với 3 chủng nòi (strains) được phân lập ở miền Nam Trung Quốc. Họ thực hiện GWAS (genome-wide association study) xác định được 27 loci liên quan đến tính kháng đạo ôn (LABRs). Theo đó, có 22 loci LABRs không liên quan đến bất cứ gen R nào được biết trước đây hoặc QTLs. Rất thú vị là, một chùm gen mã hóa NLR (nucleotide-binding site leucine-rich repeat) hiện hữu trong vùng LABR12 trên nhiễm sắc thể 4. Một trong các gen NLR này có tính bảo tồn rất cao trong nhiều giống lúa kháng trung bình, nó thể hiện theo kiểu điều tiết up ở thời điểm bệnh mới bắt đầu xâm nhiễm vào cây lúa. Knockout gen này thông qua hệ thống CRISPR-Cas9 trong cây lúa transgenic làm giảm trung bình tính kháng đạo ôn đối với 4 chủng nòi nấm. Việc xác định gen mới, kháng trung bình, không chuyên biệt với chủng nòi nấm (partial R gene), được người ta sử dụng với thuật ngữ là rice blast Partial Resistance gene 1 (PiPR1), đây là nguồn vật liệu hữu ích, giúp người ta hiểu được cơ chế tính kháng trung bình, phục vụ mục tiệu tạo giống kháng bền vững với bệnh đạo ôn.
Hình 1: GWAS giải thích tính kháng bệnh với kỹ thuật C-RDP-II và 3 chủng nòi M. oryzae. Biểu đồ Manhattan plots của chỉ thị SNPs trên 12 nhiễm sắc thể. Mũi tên đỏ biểu thị loci được tìm thấy trước đây, hoặc được dòng hóa gen kháng. Mũi tên tím biểu thị loci mới theo nghiên cứu này.
 
2. Gen kháng ruồi Hessian (Mayetiola destructor Say) của lúa mì SD06165
Nguồn: Lanfei ZhaoNader Ragab AbdelsalamYunfeng XuMing-Shun ChenYi FengLingrang Kong & Guihua Bai. 2020. Identification of two novel Hessian fly resistance genes H35 and H36 in a hard winter wheat line SD06165. Theoretical and Applied Genetics August 2020; 133:2343–2353.
 
   Hai QTLs điều khiển tính kháng ruồi Hessian tấn công lúa mì (gen H35 và H36), liên kết chặt chẽ với chỉ thị phân SNP được tìm thấy trong giống lúa mì vụ đông của Mỹ, giống SD06165. Ruồi Hessian (HF), tên khoa học là Mayetiola destructor (Say), là một trong những đối tượng gây hại nghiêm trọng cho sản xuất lúa mì (Triticum aestivum L.) trên toàn thế giới. Trồng giống kháng côn trùng gây hại là cách tiếp cận hiệu quả nhất làm giảm thiểu tối đa thiệt hại do Hessian fly. Để xác định được QTL mới điều khiển tính kháng HF, người ta khai thác quần thể con lai RILs (cận giao tái tổ hợp) từ tổ hợp lai giữa dòng kháng HF - SD06165 với dòng nhiễm HF -  OK05312. Đánh giá kiểu gen quần thể con lai được tiến hành với 1709 chỉ thị SNPs để thực hiện GBS (genotyping-by-sequencing). Đánh giá kiểu hình tính kháng của cây lúa mì với HF được thực hiện trong nhà lưới. Hai QTL mới kháng HF được xác định từ giống SD06165. QTL chủ lực này được ký hiệu là H35, liên kết chặt với SNP marker SDOKSNP7679 trên nhiễm sắc thể 3BS, nó giải thích được 23.8% -36.0% biến thiên kiểu hình. QTL thứ yếu, ký hiệu là H36, nằm giữa hai chỉ thị phân tử SNP là SDOKSNP1618 - SDOKSNP8089 trên nhiễm sắc thể 7AS; nó giải thích được 8.5% - 13.1% biến thiên kiểu hình trong hai thí nghiệm. Tương tác có ý nghĩa được tìm thấy giữa hai QTLs này. Mười bảy chỉ thị SNPs liên kết chặt với H35; và tám SNPs liên kết chặt với H36, được kiểm tra “kompetitive allele specific PCR” để sàng lọc các QTL phục vụ nội dung cải tiến giống lúa mì.
 
3. Di truyền tính trạng bẹ lá lúa màu tím
Nguồn: Wei HuTianhao ZhouZhongmin HanCong Tan & Yongzhong Xing. 2020. Dominant complementary interaction between OsC1 and two tightly linked genes, Rb1 and Rb2, controls the purple leaf sheath in rice. Theoretical and Applied Genetics September 2020; vol. 133: 2555–2566
 
Hai gen liên kết chặt chẽ điều khiển tính trạng bẹ lá lúa màu tím  được người ta xác định thông qua kỹ thuật map-based cloning. Phân tích sâu hơn cho thấy: hai gen này cùng với gen OsC1 đồng thời điều tiết màu tím bẹ lá lúa. Màu tím như vậy tùy thuộc vào sự tích tụ anthocyanins ví dụ như cyanidin 3-O-glucoside (C3G) và peonidin 3-O-glucoside (P3G). Mặc dù người ta ghi nhận có nhiều gen liên quan đến màu sắc bẹ lá đã được lập bản đồ di truyền, nhưng cơ sở di truyền của tính trạng ấy vẫn chưa được giải thích rõ ràng. Ở đây, PSH1 (purple leaf sheath 1) được định vị bản đồ trên nhiễm sắc thể 1, thông qua phân tích quần thể F2 và quần thể RIL. Kỹ thuật dòng hóa nhờ bản đồ di truyền (map-based cloning) và xét nghiệm gen chuyển nạp phân ra PSH1 thành hai gen có liên kết rất chặt với nhau từ các gen bHLH, đó là: Rb1 và Rb2. Sự biểu hiện gen mang tính chất ectopic (lệch pha) của hai gen này dẫn đến sự tích tụ C3G và P3G ở phiến lá, bẹ lá và vỏ trấu. Những đột biến mang tính chất đơn  có vai trò quyết định màu tím hay màu xanh bẹ lá, một nửa phần trên của bẹ, nhưng đột biến có tính chất double chỉ thể hiện bẹ lá màu xanh, như vậy cả 2 gen tạo ra ảnh hưởng “dosage effect” khi tổng hợp anthocyanin. Sự thể hiện mạnh mẽ của genRb1 và Rb2 làm giảm đáng kể sự vào chắc của hạt (grain filling). Phân ly giữa xanh và tím là 15:1 trong quần thể F2 của tổ hợp lai Minghui 63 x Xizang 2, hai gen lặn lặp đoạn điều khiển tính trạng; tính trạng bẹ lá xanh: trội; đồng thời có sự tương tác của gen OsC1 với hai gen Rb (Rb1 và Rb2) điều khiển màu tím bẹ lá lúa.
 
4. Khoai tây và khả năng tự tiếp hợp – gen Sli
Nguồn: Corentin R. ClotClara PolzerCharlotte ProdhommeCees SchuitChristel J. M. EngelenRonald C. B. Hutten & Herman J. van Eck. 2020.  The origin and widespread occurrence of Sli-based self-compatibility in potato. Theoretical and Applied Genetics September 2020; vol. 133: 2713–2728.
 
   Khoai tây lưỡng bội tự tiếp hợp (self-compatible: (SC) diploid potatoes) là xu hướng cải tiến giống mới. Do vậy, gen Sli, có nguồn gốc từ khoai tây hoang dại S. chacoense, được chú ý rất nhiều. Trong giống khoai tây lưỡng bội cao sản S. tuberosum, hạt tự phát sinh được quan sát thỉnh thoảng. Người ta muốn lập bản đồ lưỡng bội tự tiếp hợp SC từ loài S. tuberosum. Hai quần thể con lai full-sib được lập bản đồ từ cây lưỡng bội không phải cận giao (non-inbred diploids). Trồng dồn (bulks) trên cơ sở tăng trưởng của vòi nhị đực (pollen tube growth) và hạt tự thụ mà có (berry set upon selfing). Tiến hành chạy trình tự DNA của bố mạ và con lai trồng dồn (bulks), người ta tạo ra k-mer tables. Thuật toán đại số và kỹ thuật sàng lọc sâu (depth filtering) được áp dụng để xác định cái gọi là bulk-specific k-mers. Coupling (cặp alen song hành) và repulsion (cặp alen thúc đẩy) đựợc xem dưới góc độ phase k-mers, di truyền từ bố mẹ có đặc điểm SC, người ta tiến hành lập bản đồ cả hai quần thể để có đầu mang tính chất khá xa (distal end) trên nhiễm sắc thể 12. Điểm giao giữa k-mers với hai quần thể, trong coupling phase có SC, biểu thị haplotype được chia sẻ của đoạn phân tử có kích thước 1.5 Mb. Sau đó, người ta tiến hành sàng lọc di truyền qua kết quả đọc trình tự khoai tây trồng và khoai tây hoang dại đối với k-mers specific của haplotype này. SC clones được biết nhiều là US-W4 và RH89-039-16, dòng vô tính M6 của khoai tây hoang dại S. chacoense cũng biểu hiện dương tính. Do đó, nguồn di truyền của S. tuberosum đối với tính trạng SC dường như nhất trí với đặc điểm của gen Sli. Vùng chứa gen ứng cử viên thu hẹp còn 333 kb. Haplotype-specific KASP markers được ký hiệu và minh chứng trong tập đoàn các dòng vô tính mang bộ nhiễm lưỡng bội có cả G254. Bản chất k-mers specific đối với SC haplotype khá phổ biến trong tự nhiên khi nghiên cứu giống tứ bội. Tư liệu hóa theo phả hệ cho thấy SC haplotype được du nhập vào giống khoa tây tứ bội thông qua quỹ nghiên cứu “Rough Purple Chili”. Như vậy gen Sli đã phát triển một cách đáng ngạc nhiên, trở thành giống bản địa trong gene pool của cây khoai tây.
 
5. Di truyền biểu sinh của chuối vùng cao nguyên Đông Phi EAHB
Nguồn: M. KitaviR. CashellM. FergusonJ. LorenzenM. NyineP. C. McKeown & C. Spillane. 2020. Heritable epigenetic diversity for conservation and utilization of epigenetic germplasm resources of clonal East African Highland banana (EAHB) accessions. Theoretical and Applied Genetics September 2020, vol. 133: 2605–2625.
 
   Dòng chuối vô tính có nguồn gốc Đông Phi, trồng vùng cao  được gọi là EAHB (East African Highland banana) là dòng chuối được sàng lọc di truyền theo nguyên tắc di truyền biểu sinh (epigenetics) với những epialleles có khả năng di truyền được, góp phần vào nội dung đa dạng hình thái cây chuối. Biến dị di truyền biểu sinh có thể cải biên tính trạng nông học của giống cây trồng. Người ta xem giống mới ấy như nguồn vật liệu di truyền trong bảo tồn quỹ gen. Tính chất đồng nhất về di truyền phát sinh ra từ nút thắt di truyền (genetic bottleneck) của dòng tổ tiên nào đó, làm cho thế hệ  con cháu bị ảnh hưởng bởi cách nhân giống vô tính trong canh tác chuối. Chuối EAHB biểu thị  sự đa dạng kiểu hình rất có ý nghĩa từ vật liệu đột biến sô ma, có những epialleles di truyền được cho đời sau và / hoặc tương tác giữa kiểu gen và môi trường. Người ta nghiên cứu phổ thể hiện sự methyl hóa DNA (DNA methylation profiling) của tất cả mẫu giống chuối EAHB đặc trưng cho hầu hết genepool khởi thủy của giống EAHB để chứng minh rằng genepool EAHB rất đồng nhất về kiểu hình (uniform), phản ánh đa dạng di truyền biểu sinh rất có ý nghĩa. Kết quả phân tích 724 vị trí methyl hóa DNA có tính chất đa hình bằng kỹ thuật methylation-sensitive AFLP của 90 giống chuối EAHB, người ta có thể phân biệt ra các giống chuối EAHB theo vùng địa lý của chúng (Kenya và Uganda). Trái lại, có sự kết hợp tối thiểu của biến thể phân tử DNA bị methyl hóa với 5 nhóm kiểu hình thái thực vật khác nhau; chúng được sử dụng để phân loại chuối EAHBs. Người ta tiến hành phân tích sâu: sự kiện methyl hóa DNA giữa bố mẹ và con lai, mà vật liệu ấy cho duy trì trong thế hệ con lai hữu tính (hạt) và con lai vô tính (chồi thân), số liệu cho thấy có mức độ cao hơn phân tử DNA bị thay đổi do methyl hóa trong con lai nhân giống vô tính bằng chồi thân. Như vậy, sự đa dạng kiểu hình của những dòng near-isogenic EAHBs (gần như đẳng gen) được thể hiện bởi biến dị di truyền trong quá trình methyl hóa DNA mục tiêu, kết quả này có thể truyền đi từ thế hệ trước sang thế hệ sau, kể cả con lai hữu tính (hạt) và con lai vô tính (chồi thân). Chuối được nhân giống vô tính có độ đồng nhất di truyền cao, ví dụ như giống chuối EAHBs, mang tính chất di truyền biểu sinh, nơi mà những epialleles có khả năng di truyền qua con lai (offspring), góp phần thể hiện chức năng của tính trạng mong muốn.
 

 

 

6. Phân tích qtl tính trạng mục tiêu nhờ transcriptomics
Nguồn: Huang L, X Liu, MK Pandey , X Ren, H Chen , X Xue , N Liu , D Huai , Y Chen, X Zhou, H Luo, W Chen, Y Lei, K Liu, Yi Xiao, RK Varshney, B Liao and H Jiang. 2020. Genome-wide expression quantitative trait locus analysis in a recombinant inbred line population for trait dissection in peanut. Plant Biotechnology Journal 18: 779–790.
 
Ngày nay người ta liên kết giữa transcriptome với genome để xác định chức năng của gen và phenome (hệ thống kiểu hình do kiểu gen tương tác với môi trường tạo ra) trong sinh học hiện đại. Việc tiếp cận với hệ transcriptomic chưa được áp dụng trong trường hợp cây đậu phụng, để hoàn thiện bản đồ di truyền tính trạng mục tiêu trong quần thể con lai từ 2 bố mẹ (bi-parental populations).
 
Hình 6: Tích hợp các dữ liệu transcriptomic trong nghiên cứu gen, đối với màu võ hạt tím (purple testa). (a) Kiểu hình màu võ hạt. Giống Zhonghua 10  có võ hạt hồng (pink), ICG 12625 (võ hạt tím), quần thể con lai có màu võ hạt thau đổi. (b) QTL chủ lực quy định màu trên NST A10. Khung đỏ hiển thị 99% do QTL, đường chấm chấm đỏ hiển thị những markers hai bên QTL. (c) Tương quan giữa gen biểu hiện và màu testa. Tổng số 196 gen tại candidate region (97.0~102.3 Mb). P < 0.001 những chấm đỏ. (d) Phân tích tổng hợp putative genes điều khiển purple testa
 
Nghiên cứu của Huang et al. (2020) cho thấy trình tự toàn bộ hệ transcriptome của hạt đậu non trong quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RILs). Người ta khai thác ngữ cảnh có biến thể mang tính chất transcriptomic và cơ sở di truyền của nó. Người ta xác định được 49.691 gen trong quần thể RILs ấy, trong đó, có 92 gen biểu hiện gần giống như kiểu đột biến paramutation. Phân tích eQTL (expression quantitative trait locus) đã xác định được 1207 eQTLs tại chổ và 15.837 eQTLs mang tính chất ‘distant’ góp phần vào biến dị di truyền của whole-genome transcriptomics. Có 94 vùng mang eQTL được gọi là điểm nóng (hot spot) trong hệ gen đậu phụng, với hiệu ứng dominance của distant eQTL. Tích hợp phổ thể hiện transcriptomic và phân tích annotation (chú thích chi tiết), người ta quan sát một gen ứng cử viên giả định và một marker liên kết InDel02 cho thấy QTL chủ lực có chức năng điều khiển màu tím của võ hạt (purple testa) đậu phụng. Đây là nghiên cứu cơ sở di truyền đầu tiên về biến dị di truyền mang tính chất wholegenome transcriptomic cây đậu phụng. Ngần ấy cho phép người ta tiếp cận phương pháp nhờ transcriptome để phát hiện gen có chức năng đối với những tính trạng nông học cần thiết của cây không phải là thực vật mô hình như đậu phụng.
 
Hoa đậu phộng

 

 
------ Hết ------
Các bài viết khác
Video Clip
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:231
số người truy cậpHôm qua:494
số người truy cậpTuần này:1658
số người truy cậpTháng này:231
số người truy cậpTất cả:451320
số người truy cậpĐang trực tuyến:20