Trang Chủ >> TIN TỨC » TIN KHOA HỌC THẾ GIỚI
BẢN TIN KHOA HỌC TUẦN LỄ TỪ 6 ĐẾN 13-6-2021
BẢN TIN KHOA HỌC
Chọn giống mía đường qua sàng lọc di truyền
Nguồn: Kai P. Voss-Fels, Xianming Wei, Elizabeth M. Ross, Matthias Frisch, Karen S. Aitken, Mark Cooper & Ben J. Hayes. 2021. Strategies and considerations for implementing genomic selection to improve traits with additive and non-additive genetic architectures in sugarcane breeding. Theoretical and Applied Genetics May 2021; vol. 134: pages1493–1511
Những mô phỏng toán di truyền về “genomic selection” nhăm gia tăng hiệu quả chọn lọc GA (genetic gain) đối với những tính trạng số lượng phức tạp của cây mía đường. Mức độ thành công tùy thuộc vào kiến trúc di truyền của tính trạng nghiên cứu và chiến lược nghiên cứu. Sàng lọc di truyền GS (genomic selection) có tiềm năng rất lớn để gia tăng GA của chọn tạo giống mía cao sản, bên cạnh phương pháp chọn kiểu hình PS truyền thống (phenotypic selection). Để đánh giá kết quả những chiến lược nghiên cứu khác nhau, người ta tiến hành làm thuật toán (simulation) hai chiến lược GS khác nhau và giá trị cải tiến hiệu quả chọn lọc GA, phương sai di truyền thông qua năm chu kỳ chọn giống (breeding cycles) so sánh với phương pháp chuẩn PS. Scheme 1 của sàng lọc di truyền được nối tiếp theo đó là công việc thường xuyên giống như chọn kiểu hình truyền thống (conventional PS) nhưng bao gồm ba bước RRGS (rapid recurrent genomic selection). Sheme 2 của sàng lọc di truyền bao gồm ba bước RRGS nhưng không bao gồm giai đoạn đánh giá con lai, do đó khác với PS xét về cơ bản. Đối với tính trạng có tương tác kiểu cộng tính (additive trait model), cả hai mô hình toán “GS schemes” đều cho kết quả GA tăng hàng năm lên 2.6–2.7%; tăng gấp 1,9 lầm so với chọn kiểu hình chuẩn (standard phenotypic selection) GA là 1.4%. Đối với tính trạng số lượng có tương tác không cộng tính (non-additive trait model, mức độ kỳ vọng tăng GA hàng năm thấp hơn tất cả schemes khác của chọn chống mía; tuy nhiên, mức độ đối với những GS schemes (1.5–1.6%) vẫn lớn hơn PS truyền thống (1.1%). Nghiên cứu hiệu quả kinh tế qua “cost–benefit ratios” với tổng số dòng vô tính được đánh giá kiểu gen cho thấy rằng: lợi ích có thể có được khi chỉ có 1500 dòng vô tính được đánh giá kiểu gen qua chu kỳ chọn tạo giống mía 10 năm liên tục đối vớimô hình toán “additive genetic model”. Mô hình toán “complex non-additive genetic model”, mức độ thành công của sàng lọc di truyền GS tùy thuộc vào phương pháp thực hành, số dòng mía vô tính được đánh giá kiểu gen và giai đoạn của chương trình chọn giống, phản ánh những thay đổi trong tần suất “QTL allele” làm thay đổi phương sai di truyền cộng tính (additive genetic variance). Do đó, hiệu quả chọn lọc tốt hơn như mong muốn. Kết quả khích lệ một hoạt động linh hoạt hơn trong tương lai để áp dụng sàng lọc di truyền một cách hiệu qua trong chọn giống mía cao sản.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03785-3
Đánh giá hiệu quả kinh tế giống bắp chuyển gen ở Philippines
Nguồn: Flor Alvarez, Abraham Manalo, Ramon Clarete. 2021. Economic Assessment of GM Corn Use in the Philippines. International Journal of Food Science and Agriculture, 2021, 5(1):115‐128.
Bắp vàng chuyển gen đã và đang phát triển ở Philippines từ năm 2002. Trong 17 năm qua, diện tích trồng bắp GM tăng lên khoảng 835 nghìn Ha, trung bình tăng 31.24% mỗi năm. Một phần ba nông dân Philippines (460.000 nông hộ) trồng giống bắp GM. Năng suất tăng 11.45% do giống bắp GM được chấp nhận rộng. Thu nhập của nông hộ cũng nhờ vậy gia tăng đáng kể. Thu nhập mang lại từ giống bắp GM đạt 189,4 triệu đô la Mỹ, xấp xỉ 10% tổng thu nhập nông hộ Phi. Không chỉ thu nhập tốt cho nông hộ mà còn bao hàm việc nông hộ thu nhập thấp trước đây trở nên khá hơn nhờ giống bắp GM.
Xem: http://www.hillpublisher.com/UpFile/202103/20210308175238.pdf
  
 
2C-protein phosphatase tăng hoạt hấp thu nitrate
Nguồn: Yuri Ohkubo, Keiko Kuwata & Yoshikatsu Matsubayashi. 2021. A type 2C protein phosphatase activates high-affinity nitrate uptake by dephosphorylating NRT2.1. Nature Plants volume 7, pages 310–316 (2021)/ Published: 08 March 2021.
Phân tử vận chuyển nitrate (nitrate transporter) NRT2.1, có vai trò quyết định hấp thu nitrate với ái lực mạnh mẽ (high-affinity nitrate uptake) của rễ. NRT2.1 bị họat hóa ở mức độ phân tử, sau phiên mã, phản ứng với sự đói nitrogen (N). Tuy nhiên, những enzymes cần thiết cho hoạt động sau phiên mã của NRT2.1 vẫn chưa được xác định. Ở đây, người at chứng minh rằng loại hình kích thích men 2C protein phosphatase, ký hiệu là CEPD-induced phosphatase (CEPH), kích hoạt sự hấp thu nitrate với ái lực cao nhờ trực tiếp thức hiện dephosphoryl hóa Ser501 của NRT2.1, một hoạt chất cặn (residue) có chức năng bật mở phospho tiêu cực trong cây Arabidopsis. CEPH biểu hiện một cách ưu thế trong biểu bì rễ và tế bào cortex của rễ. Nó điều tiết theo kiểu "up" khi cây đói đạm N starvation thông qua chu trình truyền tín hiệu CEPDL2/CEPD1/2 khá dài từ chồi thân. Sự mất đi CEPH dẫn đến kết quả giảm đáng kể tính chất hấp thu nitrate ái lực cao, giảm hàm lượng nitrate trong mô và sinh khối. Kết quả nghiên cứu đã xác định CEPH là một enzyme cần thiết cho sự hoạt hóa NRT2.1 khi cây đói đạm. Kết quả cũng cho chúng ta một sự hiểu biết nhất định về cô chế phân tử: làm thế nào cây điều tiết sự hấp thu nitrate có ái lực cao (high-affinity nitrate uptake) ở mức độ sau phiên mã khi rễ phản ứng với N trong môi trường đất.
Xem: https://www.nature.com/articles/s41477-021-00870-9
NIN-LIKE PROTEIN 4 của cây lúa và hiệu quả sử dụng N.
Nguồn: Jie Wu, Zi-Sheng Zhang, Jin-Qiu Xia, Alamin Alfatih, Ying Song, Yi-Jie Huang, Guang-Yu Wan, Liang-Qi Sun, Hui Tang, Yang Liu, Shi-Mei Wang, Qi-Sheng Zhu, Peng Qin, Yu-Ping Wang, Shi-Gui Li, Chuan-Zao Mao, Gui-Quan Zhang, Chengcai Chu, Lin-Hui Yu, Cheng-Bin Xiang. 2021. Rice NIN-LIKE PROTEIN 4 plays a pivotal role in nitrogen use efficiency Plant Biotechnol J. 2021 Mar; 19(3):448-461.
Nitrogen (N) là yếu tố dinh dưỡng chính giúp cây lúa tăng trưởng và cho năng suất cao. Phân N vô cơ được người ta sử dụng triệt để để gia tăng năng suất lúa, đồng thời làm nẩy sinh ra nhiều vấn để môi trường. Do đó, cải tiến giống lúa có khả năng sự dụng hiệu quả phân đạm là mục tiêu cần thiết (NUE: N use efficiency). NUE được người ta mong muốn cho mục tiêu cải tiến tất cả giống cây trồng. Tuy nhiên, chỉ có rất ít regulators được người ta phân lập có thể được sử dụng để cải tiến NUE cho cây lúa. Công trình này chứng minh rằng NIN-like protein 4 (OsNLP4) của cây lúa cải tiến được NUE và năng suất. Các nghiệm thức thí nghiệm ngoài đồng cho thấy không có OsNLP4 làm giảm năng suất và NUE đáng kể so sánh vớicây nguyên thủy (wild type) trong các nghiệm thức xử lý phân N khác nhau. Trái lại, sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsNLP4 làm gia tăng năng suất đáng kể 30% và NUE là 47% trong nghiệm thức bón N trung bình so với wild type. Phân tích transcriptomic cho thấy OsNLP4 sắp xếp lại cách biểu hiện của một sự kiện “N uptake”, sự đồng hóa và những gen truyền tín hiệu bởi gắn trực tiếp vào cis element phản ứng với nitrate trong những promoters của chúng để điều tiết sự biểu hiện gen ấy. Hơn nữa, sự thể hiện mạnh mẽ OsNLP4 có thể phục hồi kiểu hình Arabidopsis nlp7 mutant và làm tăng cường sinh khối. Kết quả đã chứng minh rằng: OsNLP4 có vai trò chủ chốt trong NUE của cây lúa. Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32876985/
Giống dưa Kordofan là nguồn gốc của dưa hấu qua tiến trình thuần hóa
Nguồn: Susanne S. Renner, Shan Wu, Oscar A. Pérez-Escobar, Martina V. Silber, Zhangjun Fei and Guillaume Chomicki. 2021. A chromosome-level genome of a Kordofan melon illuminates the origin of domesticated watermelons. PNAS June 8, 2021 118 (23) e2101486118.
Tổ tiên hoang dại của loài cây trồng là nguồn vật liệu rất quan trọng cho cải tiến giống mới, nhưng việc xác định chúng là điều không dễ dàng. Áp dụng phương pháp tiếp cận tổng hợp, người ta tìm thấy ở Sudan có một giống dưa gang có kiểu hình nonbitter whitish pulp (thịt trái không đắng, màu trắng), người ta gọi đó là Kordofan melon, quan hệ rất gần với dưa hấu, và có khả năng là tổ tiên của dưa hấu (progenitor). Kiến thức về thay đổi di truyền ấy từ tổ tiên đến giống dưa hấu được thuần hóa, được người ta tổng hợp lạivà tiến hành chú thích di truyền hệ gen Kordofan melon ở quy mô nhiễm sắc thể. Kết quả phân tích cho thấy những nông dân xa xưa mang chúng trồng trọt như giống dưa hấu không đắng, kah1c với các loài bầu bí được thuần hóa từ dưa leo. Hệ gen cây Kordofan melon là nguồn vật liệu di truyền mới đáng chú ý cho chương trình cải tiến giống dưa hấu.
Người ta sử dụng hệ thống nghiên cứu dựa trên thu thập mẫu vật, hình ảnh vẽ (iconography), và mẫu giống được chạy trình tự theo phương pháp “resequenced” của loài Citrullus lanatus và những loài khác của chi Citrullus để nghiên cứu tổ tiên của chúng. Mẫu giống dưa của Sudan với đặc điểm không đắng, thịt trái trắng (nonbitter whitish pulp), có tên là Kordofan melon (C. lanatus subsp. cordophanus), có quan hệ di truyền huyết thống gần nhất với dưa hấu đã được thuần hóa, và là một progenitor khả thi, có mặt trong bức tranh ở cổ một Ai Cập, cho thấy chúng được tiêu thụ bởi cư dân vùng thung lũng sống Nile, vùng sa mạc vào năm 4360 trước công nguyên. Kiến thức di truyền về sự thay đổi ấy, từ tổ tiên đến dòng con cháu, người ta tổng hợp và chú thích di truyền hệ gen cây Kordofan melon ở mức độ nhiễm sắc thể, sử dụng kết hợp phương tiện Pacific Biosciences và Illumina sequencing cũng như Hi-C mapping. Truy vết di truyền sự biến mất tính trạng đắng bị mất trong giống Kordofan melon, nhưng có màu đỏ trong trái dưa còn tươi được cố định trong đặc điểm giống dưa hấu trồng trọt sau quá trình thuần hóa. Người ta tìm thấy 15.824 biến thể găn với kiến trúc hệ gen (genome structural variants: SVs) giữa Kordofan melon và giống dưa hấu hiện nay điển hình, giống “97103,” rồi tiến hành mapping các biến thể SVs trong hơn 400 mẫu giống Citrullus. Kết quả cho thấy có sự chuyển dịch tần suất alen, gợi ra rằng: độ ngọt của trái dưa hấu tăng dần theo thời gian thuần hóa. Giống tổ tiên của dưa hấu còn tồn tại ở Sudan là nguồn vật liệu đáng chú ý cho chương trình cải tiến dưa hấu hiện đại.
Xem: https://www.pnas.org/content/118/23/e2101486118

Hình: Mô phỏng toàn hệ gen của Kordofan melon (C. lanatus subsp. cordophanus).
(A) Ideograms của 11 nhiễm sắc thể [mega base pairs].
(B) Gen và yếu tố chuyển vị “transposable element” (TE)
(C) mật độ gen tính theo % số vùng của hệ gen được che phủ bởi các gen và các TEs, theo thứ tự, mỗi cửa sổ là 200‐kb (màu trắng đến màu xanh lá cây hoặc vàng cam, biểu thị từ thấp đến cao).
(D) Các vị trí trong hệ gen của SVs giữa cordophanus và giống dưa hấu trồng trọt “97103.”
(E) Số phân tử chèn đoạn insertions
(F) Số phân tử mất đoạn deletions trong 1‐Mb windows (maximum = 50) trong hệ gen cordophanus so với hệ gen giống dưa hấu trồng trọt “97103”.
 
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:325
số người truy cậpHôm qua:436
số người truy cậpTuần này:1191
số người truy cậpTháng này:1650
số người truy cậpTất cả:575452
số người truy cậpĐang trực tuyến:17