BẢN TIN KHOA HỌC

 

Sản xuất lúa bền vững ở đồng bằng sông Cửu Long từ mô hình An Giang

Nguồn: Dung Duc Tran, Edward Park, Can Thu Van, Thien Duc Nguyen, Au Hai Nguyen, Tran Che Linh, Pham Hong Quyen, Duong Anh Tran, Hong Quan Nguyen. 2024. Advancing sustainable rice production in the Vietnamese Mekong Delta insights from ecological farming systems in An Giang Province. Heliyon; 2024 Aug 29; 10(17):e37142. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e37142.15.

 

Lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu của một nửa dân số thế giới. Tại ĐBSCL, Việt Nam, lúa gạo có vai trò sống còn trong an ninh lương thực quốc gia. Tuy nhiên, phần lớn các mô hình thâm canh lúa ở đồng bằng sông Cửu Long mang tính truyền thống, khiến sinh kế của nông dân thiếu tính bền vững, bởi sự thoái hóa đất, ô nhiễm nước do hóa chất, rủi ro về sức khỏe, và thu nhập thấp. Do vậy, người ta cần phải tìm những hệ thống canh tác mới bền vững hơn để thay thế. Công trình này nghiên cứu lợi ích của hai hệ thống sinh thái canh tác, đặc biệt là lúa hữu cơ, lúa xen canh với sen, là giải tháp thay thế cho canh tác truyền thống ở tỉnh An Giang, đầu nguồn sông Mê Kông. Hai hệ thống canh tác này đã và đanh minh chứng được lợi ích lâu dài về kinh tế và xã hội. Mặt khác, người ta giới thiệu sản phẩm gạo ra thị trường với giá cả phải chăng. Hơn nữa, chúng góp phần cải tiến ô nhiễm nguồn nước, cải tiến độ phì nhiêu đất, làm tăng đa dạng sinh học như lớp chim, cá, và loài thực vật so với kết quả của phương pháp canh tác truyền thống. Mặc dù người ta thừa nhận rằng khả năng ngập lũ làm trở ngại đáng kể cho hệ thống canh tác thay thế này, nhưng cơ hội kinh doanh và lợi ích kinh tế xã hội của hệ thống có ưu điểm hơn những hạn chế ấy. Kết quả cung cấp bằng chứng thực hiện mô hình canh tác sinh tái mới trong sản xuất lúa như phương pháp thay thế triển vọng phục vụ sản xuất lúa gạo bền vững, điều ấy có thể giảm thiểu trong hệ thống lúa thâm canh và có thể mở rộng cho các tỉnh bị ảnh hưởng lũ lụt khác.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39286112/

 

Tích hợp phương pháp markers di truyền và GBS (đánh giá kiểu gen qua trình tự DNA) làm công cụ nghiên cứu
Nguồn: Maxime de Ronne, Amina Abed, Gaétan Légaré, Jérôme Laroche, Vincent-Thomas Boucher St-Amour, Éric Fortier, Aaron Beattie, Ana Badea, Raja Khanal, Louise O’Donoughue, Istvan Rajcan, François Belzile, Brian Boyle & Davoud Torkamaneh. 2024. Integrating targeted genetic markers to genotyping-by-sequencing for an ultimate genotyping tool. Theoretical and Applied Genetics, 4 Oct 2024; vol. 137; article 247.

 

Phương pháp chọn dòng mới, thông qua chỉ thị phân tử đặc biệt của tính trạng mục tiêu (chọn giống nhờ chỉ thị phân tử MAS)) và/hoặc “genome-wide markers” (hay genomic selection GS có nghĩa là sàng lọc di truyền nhờ marker trên toàn bộ hệ gen), đang trở thành phổ biến trong cải tiến giống cây trồng hiện nay. Kỷ nguyên mới bây giờ yêu cầu các giải pháp cách tân và rẻ tiền phục vụ đánh giá kiểu gen (genotyping). Làm giảm thiểu giá chí phí sequencing đã và đang làm tăng cường việc sử dụng phương pháp đánh giá kiểu gen chính xác, rẻ ví dụ như GBS (genotyping-by-sequencing) đối với công cụ chỉ thị SNPs có quy mô “genome-wide profiling” phục vụ quần thể con lai rất lớn. Tuy nhiên, cái yếu nhất của phương pháp GBS là không có khả năng có được markers đích để đánh giá kiểu gen. Trái lại, những phương pháp có chủ đích, như phương pháp amplicon sequencing (AmpSeq), lại phải đối mặt với giá đắt, cản trở đánh giá kiểu gen trên tập đoàn con lai có quy mô rất lớn. Mặc dù số liệu của GBS và AmpSeq có thể được lấy từ mẫu nghiên cứu, nhưng phương pháp có hiệu quả để thu nhận nó vẫn còn đang thiếu. Theo nghiên cứu này, người ta giới thiệu phương pháp đáng giá kiểu gen bằng Genome-wide & Targeted Amplicon (GTA), một cách sáng tạo để tích hợp được những amplicons mục tiêu có bản chất multiplex (đa hệ) vào thư viện chuỗi trình tự GBS nhằm cung cấp một giải pháp “all-in-one cost-effective genotyping” cho các nhà chọn giống và các nhà nghiên cứu có liên quan. Những cặp mồi có thể điều chỉnh (custom primers) được thiết kế trên 23 markers mục tiêu đậu nành và 36 markers mục tiêu lúa mạch, có giá trị cao gắn với những tính trạng nông học chính. Kết quả của multiplex amplicons được so sánh với GBS library preparation cho phép chúng ta sử dụng cả hai GBS và cơ sở dữ liệu genotyping chủ đích đạt hiệu quả cao và rẻ tiền. Để sử dụng việc phân tích cơ sở dữ liệu, người ta đưa vào phần mềm Fast-GBS.v3, một mạng lưới tin sinh học thân thiện dễ sử dụng, mạng lươi này tạo ra kết quả đầy đủ sau khi chạy trình tự DNA của “GTA libraries”. Phương pháp chính xác giá rẻ này sẽ tích cực làm dễ dàng việc áp dụng DNA markers phục vụ yêu cầu MAS và GS trong chọn dòng con lai.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04750-6

 

Khai thác hiệu quả methyl hóa trong hệ gen sắn trong điều kiện thiếu nước tưới phục vụ cải tiến giống sắn

Nguồn: Jorge Luís Bandeira da Silva Filho, Rosa Karla Nogueira Pestana, Wilson José da Silva Júnior, Maurício Antônio Coelho Filho, Claudia Fortes Ferreira, Eder Jorge de Oliveira, Ederson Akio Kido. 2024. Exploiting DNA methylation in cassava under water deficit for crop improvement. PLoS One; 2024 Feb 22; 19(2):e0296254. doi: 10.1371/journal.pone.0296254.

 

 

DNA methylation (methyl hóa phân tử DNA) có vai trò then chốt trong phát triển thực vật và phản ứng cây khi bị stress sinh học và phi sinh học. Công trình khoa học này nhằm đánh giá mức độ DNA methylation khi so sánh các giống sắn chống chịu với khô hạn. Các giống BRS Formosa (sắn đắng) và BRS Dourada (sắn ngọt) được trồng trong nhà kính 50 ngày, sau đó, không tưới nước. Cây stressed (thiếu nước) và cây non-stressed (đối chứng) trong nghiệm thức xử lý bao gồm 5 cây/giống. Mẫu DNA của mỗi giống và trong từng nghiệm thức cho thấy có 12 MethylRAD-Seq libraries (hai giống sắn, hai nghiệm thức, ba lần nhắc lại).

Số liệu trình tự DNA cho thấy các vị trí bị methyl hóa phủ trên 18 - 21% của hệ gen cây Manihot esculenta Crantz, tùy theo giống sắn và tùy theo nghiệm thức. Vị trí CCGG bị methyl hóa định vị trên bản đồ di truyền tại vùng có tính chất “intergenic”, vùng exons, và introns, trong khi đó, vị trí CCNGG định vị trên bản đồ di truyền hầu như ở vùng “intergenic”, vùng upstream, introns, và exons. Trong cả hai trường hợp, vị trí methyl hóa tại vùng UTRs ít thấy hơn. Các vị trí khác biệt chức năng có tính chất methyl hóa cho thấy phổ biểu hiện methyl hóa khác biệt nhau vì chỉ có 12% vị trí này (CCGG và CCNGG) được methyl hóa trong cả hai giống sắn. Các thuật ngữ bản thể gen rất phong phú nhấn mạnh phản ứng ngay lập tức trong giống sắn đắng khi bị stress, trong khi đó, giống sắn ngọt biểu thị sự chịu đựng tốt hơn khi bị tổn thương. Tương tác protein-protein được dự đoán củng cố phổ biểu hiện như nói trên. Như vậy, các genomes của giống sắn BRS chưa được khám phá SNPs/INDELs bao gồm các gen nổi bật nhờ interactomes. Số liệu này có thể hữu ích trong việc giải mã vai trò bí ẩn của DNA methylation trong hệ gen cây sắn khi phản ứng chịu khô hạn và thích ứng với stress phi sinh học
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38386677/

 

Chỉnh sửa promoter của gen MeSWEET10a cải tiến tính kháng bệnh “bacterial blight” giống sắn SC8

Nguồn: Yajie Wang, Mengting Geng, Ranran Pan, Tong Zhang, Xiaohua Lu, Xinghou Zhen, Yannian Che, Ruimei Li, Jiao Liu, Yinhua Chen, Jianchun Guo, Yuan Yao. 2024. Editing of the MeSWEET10a promoter yields bacterial blight resistance in cassava cultivar SC8. Molecular Plant Pathology; 29 September 2024;
https://doi.org/10.1111/mpp.70010

 

Tinh bột củ khoai mì được dùng rất phổ biến làm nguyên liệu thô cho công nghiệp và cho thực phẩm nuôi sống con người. Tuy nhiên, vi khuẩn gây bệnh CBB (cassava bacterial blight) do Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) gây ra làm mất năng suất củ sắn nghiêm trọng và hầu hết các vùng trồng sắn trên thế giới đều bị tàn phá bởi vi khuẩn này. Xam11 là loài phụ vi khuẩn gây bệnh có nguồn gốc từ Trung Quốc đang gây bệnh nặng nề cho phía Nam TQ trên giống South China No. 8 (SC8) với triệu chứng hết sức điển hình. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng transcription activator-like effector TALE20Xam11 của chủng nòi vi khuẩn Xam11 điều tiết sự biểu hiện gen nhiễm bệnh MeSWEET10a thông qua sự gắn kết tại vùng EBETALE20 của promoter gen MeSWEET10a thuộc giống sắn SC8. Đột biến có chủ đích nhờ hệ thống CRISPR/Cas9 tại vùng EBETALE20 cho kết quả làm giảm đáng kể sự biểu hiện của gen MeSWEET10a sau khi cho lây nhiễm vi khuẩn Xam11, tương quan với kết quả giảm triệu chứng bệnh, kích thước vết bệnh nhỏ hơn và sự phát triển của vi khuẩn giảm đáng kể so với cây nguyên thủy (wild type). Quan trọng là, nhưng cây biến đổi gen ấy duy trì được tăng trưởng và phát triển bình thường, năng suất bình thường trong điều kiện thí nghiệm nhà kính. Kết qqua3 đặt nền tảng cho nghiên cứu và cải tiến giống sắn kháng bệnh CBB.

Xem https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mpp.70010

 

Hình: Sờ đồ biểu diện dư lượng lập lại RVD (repeat variable diresidue) trong TALE20Xam11 ghi nhận EBEXam11 Trên promter của gen MeSWEET10a từ giống sắn South China No. 8. (a) Đầu C của TALE20Xam11 có hai vị trí của NLS (nuclear localization signals) và một ADD (acidic activation domain). TALE20Xam11 kích hoạt trực tiếp sự biểu hiện gen MeSWEET10a thông qua EBE (effector-binding element). (b) SK: pGreen II62-SK vector (control vector); TALE20: pGreen II62-SK-TALE20Xam11 vector; pSWEET10a: pGreen II0800-pMeSWEET10a-LUC vector; pSWEET10a-EBE: pGreen II0800-pMeSWEET10a-EBETALE20-LUC vector (mất đoạn của EBETALE20 từ MeSWEET10a promoter). Số liệu biểu thị từ ba kết quả lập lại biological repeats (Student's t test, **p < 0.01).