Nguồn: Chuang Yang, Anni Luo, Hai-Ping Lu, Seth Jon Davis, Jian-Xiang Liu. 2024. Diurnal regulation of alternative splicing associated with thermotolerance in rice by two glycine-rich RNA-binding proteins. Sci Bull (Beijing); 2024 Jan 15; 69(1):59-71. doi: 10.1016/j.scib.2023.11.046.

 

Sản lượng lúa (Oryza sativa L.) bị đa dọa bởi sự ấm lên toàn cầu kết hợp với nhiệt độ cực đoan, sự dễ nhiễm của cây lúa với nhiệt độ nóng khác biệt nhau khi stress nóng xảy ra giữa ngày và đêm. Tuy nhiên, người ta ít hiểu biết về cơ chế phân tử này. Người ta chứng minh rằng có hai proteins gắn kết với RNA giàu glycine, đó là OsGRP3 và OsGRP162, chúng rất cần cho cây lúa chống chịu nóng, đặc biệt là ban đêm. Sự biểu hiện có tính chất nhịp nhàng (rhythmic) của OsGRP3/OsGRP162 đạt đỉnh vào giữa đêm, và vào những thời điểm trùng hợp này, sự biểu hiện tăng lên bởi stress nóng. Điều này tùy thuộc phần lớn vào phức chất có từ chiều tối OsELF3-2. Kế đến người ta tìm thấy dạng đột biến kép của OsGRP3/OsGRP162 đặc biệt nhạy cảm hơn với stress nóng trên cơ sở mức độ cây sống sót và mức độ hạt giống sống sót khi so sánh với cây không đột biến. Chú ý, sự khiếm khuyết tính chống chịu nóng có nhiều chứng cơ hơn khi stress nóng xảy ra về đêm hơn là ban ngày. Khi bị stress nóng, thể đột biến kép này của OsGRP3/OsGRP162 cho kết quả số gen biểu hiện phản ứng với stress nhiệt giảm, và làm tăng vai trò phân tử mRNA alternative splicing khống chế bởi sự kiện exon-skipping. Kết quả nghiên cứu cho thấy vai trò quan trọng của OsGRP3/OsGRP162 trong tính chống chịu nóng của cây lúa, và làm sáng tỏ cơ chế làm thế nào mà OsGRP3/OsGRP162 điều tiết tính chống chịu nóng vào ban đêm.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38044192/

 

 

Nguồn: Shuojun Yu, Yue Wang, Tingting Li, Huazhong Shi, Dali Kong, Jia Pang, Zhiqiang Wang, Huiying Meng, Yang Gao, Xu Wang, Yechun Hong, Jian-Kang Zhu, Xiangqiang Zhan & Zhen Wang. 2024. Chromosome-scale assembly and gene editing of Solanum americanum genome reveals the basis for thermotolerance and fruit anthocyanin composition. Theoretical and Applied Genetics; vol. 137; Article number 15

 

  

 

Solanum americanum là loài cây hoang dại rất gần với cà tím, đóng vai trò cung cấp nguồn gen kháng với bệnh “potato late blight” (bệnh mốc sương); nó được xem như loài rau ăn lá bổ sung thức ăn cho người có giá trị dinh dưỡng tốt. Tính khả thi hết sức hạn chế của toàn hệ gen có chất lượng cao và tư liệu về “gene annotations” (chú thích di truyền của gen) đã làm cản trở việc tha9m dò khai thác gen đích – gen kháng stress của cây S. americanum. Ở đây, tác giả trình bày tập họp bộ gen ở mức độ nhiễm sắc thể của loại hình sinh thái S. americanum ecotype và xác định một gen đích mã hóa TF khi phản ứng với nhiệt, gen SaHSF17, rất thiết yếu cho chống chịu nóng. Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR/Cas9 làm “knockout” gen SaHSF17 dẫn đến kết quả là àm giảm đáng kể tính chống chịu nhiệt của cây S. americanum, biểu hiện kết quả ứng chế có ý nghĩa của những biểu hiện đa gen HSP dưới điều kiện có xử lý nhiệt. Hơn nữa, kết quả phân tích transcriptome và thành phần anthocyanin của trái cà tím dại cho thất chất delphinidins là những anthocyanins chủ lực tích tụ ở trái chín có màu tím đậm. Sự tích tụ của delphinidins và những thành phần tạo màu khác trong thời điểm trái chín của cây S. americanum trùng khớp với sự điều hòa phiên mã của gen chủ đích, đặc biệt là gen F3′5′H và F3′H, trong chu trình sinh tổng hợp anthocyanin. Như vậy, sự phát triển của hệ gen tham chiếu chất lượng cao đối với cây S. americanum sẽ giúp chúng ta dễ dàng xác định và sử dụng các gen mới kháng stress sinh học và phi sinh học để cải tiến giống thuộc họ Cà (Solanaceae) và giống cây trồng khác.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04523-7

Nguồn: Haiqiang Zhang, Zichen Liu, Yunxiao Wang, Siyu Mu, Hongzhong Yue, Yanjie Luo, Zhengao Zhang, Yuhong Li & Peng Chen. 2024. A mutation in CsDWF7 gene encoding a delta7 sterol C-5(6) desaturase leads to the phenotype of super compact in cucumber (Cucumis sativus L.). Theoretical and Applied Genetics; vol.137; Article 20

  

Một dòng dưa leo mới đột biến có quả siêu nhỏ gọn (super compact), scp-3, được người ta xác định thông qua kỹ thuật “map-based cloning” trên dưa leo. Gen CsDWF7 mã hóa protein delta7 sterol C-5(6) desaturase là gen ứng cử viên, gen lặn scp-3.

Tìm kiếm gen lùn dwarf rất quan trọng để hiểu được sự tăng trưởng của thân cây trồng. Tuy nhiên, chỉ có một vài gen dwarf đã và đang được dòng hóa (cloned) hoặc được định tính. Ở đây, tác giả định tính được một đột biến của dưa leo (Cucumis sativus L.) “dwarf mutant”, làm thân cây siêu nhỏ gọn (super compact 3): gen scp-3, gen này có chu71cx năng làm lóng thân ngắn lại, lá xanh đậm có độ nhăn nhất định (wrinkled). Hiệu suất quang hợp của cây scp-3 thấp hơn đáng kể so với cây bình thường (wild type). Kiểu hình cây “dwarf” của đột biến scp-3 có thể được cứu từng phần bởi áp dụng brassinolide (BL) ngoại sinh, và brassinosteroids (BRs) nội sinh đối với cây đột biến scp-3 thấp hơn đáng kể so với cây bình thường. Xem xét trên kính hiển vi cho thấy chiều dài lóng thân giảm trong cây scp-3 bởi sự giảm kích thước tế bào. Phân tích di truyền cho thấy kiểu hình thân lùn như vậy của scp-3 được điều khiển bởi một gen đơn, lặn. Kết hợp kỹ thuật BSA (bulked segregant analysis) và kỹ thuật “map-based cloning”, tác giả phân lập locus scp-3 ở trong vùng có độ lớn phân tử 82.5 kb, mang 5 gen ứng cử viên, chí co một đột biến dạng không đồng dạng (non-synonymous) A đến T – được tìm thấy giữa dòng đột biến này và dòng nguyên thủy của nó (WT) trong vùng ấy. Đột biến này xuất hiện ở exon thứ hai của gen CsGy4G017510, dẫn đến một amino acid bị thay đổi từ Leu156 thành His156. Gen này mã hóa protein CsDWF7, một đồng dạng (analog) với protein DWF7 protein trong cây Arabidopsis, người ta biết chúng có chức năng trong sinh tổng hợp BRs. Protein CsDWF7 có đích đến là màng tế bào. So sánh với dòng dưa leo bình thường, scp-3 biểu hiện sự biểu hiện CsDWF7 suy giảm tại nhiều mô tế bào. Kết quả ghi nhận CsDWF7 vô cùng cần thiết cho cả sinh tổng hợp BR cũng như tăng trưởng và phát triển của cây dưa leo.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04518-4

 

Thực hiện nội dung lai tạo trước có tính chất hợp tác (pre-breeding) giữa các quần thể có nhiều bố mẹ giúp xác định một cách hiệu quả nguồn vật liệu cho (donor) lai với cặp lai ưu việt nhằm làm giàu nguồn vật liệu bố mẹ ưu việt của giống bắp đá (fint maize).
Đa dạng di truyền là điều kiện cần cho duy trình hiệu quả chọn lọc giống (genetic gains) và đảm bảo chương trình cải tiến giống thành công xét theo dài hạn. Trong một chương trình cải tiến giống gần đây, chọn lọc dẫn đến mất đa dạng di truyền là điều không tránh khỏi. Khi quản lý đa dạng di truyền người ta có thể làm châm lại sự mất mát này, du nhập nguồn đa dạng bên ngoài (external sources of diversity) trở nên cần thiết để mang lại biến thiên di truyền có lợi. Tài nguyên di truyền biểu hiện mức độ đa dạng cao hơn nguồn vật liệu ưu việt, nhưng hiệu suất thấp hơn làm cản trở việc sử dụng chúng. Đây là trường hợp tập đoàn giống bắp đá của Châu Âu (European fint maize), đối với chúng, nguồn vật liệu bố mẹ ưu việt (elite germplasm) đã và đang chỉ có kết hợp một phần rất hạn chế của tính đa dạng có thể có trong giống bắp bản địa. Muốn làm giàu sự đa dạng ấy của tập đoàn giống bố mẹ ưu việt, người ta tạo ra một quần thể có tên “original cooperative maize bridging” (quần thể bắt cầu với giống nguyên thủy) gồm có những cặp lai giữa “private elite materials” (vật liệu ưu việt mang tính chất riêng, mục đích riêng) và các vật liệu cho rất đa dạng (diversity donors) để sáng tạo ra những dòng bắp cải tiến sẽ tạo thuận lợi cho việc kết hợp các biến thể có lợi ban đầu. Hai mươi cặp lai giữa donor × các dòng họ BC1S2 được tạo ra và được đánh giá kiểu hình cho giá trị cường lực lai về năng suất và tính trạng có liên quan. Tổ hợp lai phản ánh giá trị trung bình, phương sai, do đó, phản ánh tiềm năng trên cơ sở chọn lọc thông qua tiêu chuẩn chọn lọc hữu ích (usefulness criterion: UC). Mức tăng hiệu suất trung bình so với nguồn vật liệu ưu việt ban đầu là 5%. Nguồn vật liệu cho triển vọng nhất đối với từng dòng ưu việt được xác định. Kết quả gợi ra rằng: phải nhiều hơn một thế hệ, có nghĩa là từ 3 trở lên, những cặp lai với dòng ưu việt cần phải có sự khai thác một cách đầy đủ khả năng của dòng cho. Kết quả này đã hỗ trợ tích cực cho sự hữu ích của việc phối hợp nguồn tài nguyên di truyền vào dòng bắp đá ưu việt
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04509-5

  

 

Hình: Phân tích phương sai theo mô hình M_FGS và dự đoán phương sai di truyền trong họ đối với từng tính trạng nông học. Mỗi họ, phương sai di truyền (xanh green đậm) và phương sai của tương tác G × E (xanh green nhạt). Sai số (trong vùng bóng có màu hồng). Để so sánh, phương sai được ước tính theo mô hình M_G và M_FG bên tay phải