.png)
Tuần lễ 13 đến 19 tháng 8 năm 2018
BẢN TIN KHOA HỌC
Thuốc sâu có nguồn gốc RNA, thân thiện với môi trường, trước và sau thu hoạch
.png)
Hình: “Cross-kingdom RNAi” và sự im lặng của gen bị kích thích bởi sự phun thuốc là chiến lược rất hiệu quảđề ngăn ngừa sâu bệnh hại trước và sau thu hoạch.
Việc khám phá ra khả năng của phân tử sRNAs di chuyển từ côn trùng gây hại hoặc tác nhân gây bệnh hại đi đến tế bào cây chủ để khóa lại hoạt động của cây chủ trong phản ứng tự vệ cho phép người ta phát hiện ra cách thức mới để quản lý cây trồng trước và sau khi thu hoạch. Khả năng của phân tử sRNAs này được gọi với thuật ngữ là "cross-kingdom RNAi". Thuốc sâu trên cơ sở phân tử RNA (RNA-based pesticide) hoạt động thông qua sự kiện “SIGS” (spray-induced gene silencing có nghĩa là làm câm gen bị kích thích bởi phun thuốc).Đây là thuốc sâu thân thiện với môi trường để bảo vệ mùa màng, trước và sau thu hoạch đối với côn trùng và bệnh hại. Phương pháp này được khảo nghiệm như một loại thuốc trừ sâu hay thuốc trừ bệnh rất có triển vọng. Công nghệ nano mới này còn được ứng dụng trên cơ sở vận chuyển thành công của phân tử sRNAs đến sâu hại hoặc cây chủ. Năng suất cây trồng bị thiệt hại sau thu hoạch là 20-25% tại Hoa Kỳ USA và trên 50 % tại các nước đang phát triển. Do đó, những công nghệ như SIGS trở nên vô cùng quan trọng trong phát triển kinh tế vàtính bền vững của phát triển nông nghiệp. Xem Current Opinion in Plant Biology.
Sự phân bố theo không gian và sự thất thoát năng suất do sâu đục trái trên cây bắp không chuyển gen Bt
Giống bắp chuyển gen Bt kháng sâu thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera), làm giảm đáng kể thiệt hại năng suất bắp, tuy nhiên, người ta phải chú ý đến kiến trúc của đồng ruộng và hoạch định một thiết kế cần thiết để quản lý sâu hại hiệu quả. Do đó, nghiên cứu về sự phân bố theo không giansâu hại trên trái bắp (corn ear pests) và nghiên cứu về thất thoát năng suất so sâu hại gây ra là nội dung vô cùng quan trọng. Trong nghiên cứu này, người ta thực hiện các nghiệm thức tại Brazil, để so sánh sự phân bố và sự thiệt hại do sâu “cornsilk fly” (hình), sâu “earworm” và sâu “fall armyworm caterpillars”, mọt hại bắp (corn weevil), và “grain beetles”(mọt Sitophylus zeamais) trên bắp Bt và không có Bt. Kết quả cho thấy những thiệt hại giữa hai giống bắp này khác biệt rất đáng kể. Thiệt hại và sự phân bố theo không gian như nhau giữa hai giống bắp, với sự phân bố thiệt hại mang tính chất tổng hợp lại, từ trung bình đến rất mạnh về tính phụ thuộc theo không gian. Nghiên cứu này góp phần vào công việc điều tra theo dõisâu hại quả bắp và phục vụ chiến lược phát triển bắp làm sao giảm thất thoát năng suất trên đồng ruộng và trong kho dự trữ. Xem PLoS ONE.
Khả năng của giải trình tự DNA và RNA trong hệ gen cây bông vải cho phép các nhà khoa học hoàn thiện nhiều tính chất của cây bông vảiđối với họ gen kháng stress “LOX”. Sự tăng trưởng của cây bông, một loài cây trồng quan trọng của nhân loại tại nhiều nước đang phát triển, bị ảnh hưởng tiêu cực bởi mặn. Do vậy, nghiên cứu này góp phần vào việc quản lý stress mặn đối với ngành trồng bông. Hp5 gen LOX được tìm thấy có vai trò trong nhiều phản ứng của cây với stress sinh học và phi sinh học. LOX được nghiên cứu trong cây Arabidopsis và nhiều loài cây trồng khác, nhưng không phải là bông vải. Theo nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tìm thấy có mối tương quan di truyền huyết thống, sự phân bố nhiễm sắc thể, hiện tượng synteny (quan hệ gen đồng dạng giữa các loài gần gủi), kiến trúc di truyền, và các thành phần thể hiện của gen tại nhiều cơ quan, bộ phận khác nhau khi cây bị stress phi sinh học. Nó còn có trong phản ứng với phytohormones ngoại sinh trong bốn loài bông vải trong tự nhiên. Kết quả cho thấy rằng các gen thuộc họ LOX hầu hết biều hiện tại mô tăng trưởng và có liên quan đến stress nóng và mặn. Điều này sẽ giúp cho nhà chọn giống chọn lựa các gen ứng cử viên phù hợp để phát triển cây bông và nghiêu cứu cácstress cụ thể. Xem BMC Genomics.
Hầu hết các mô khoai tây (Solanum tuberosum) tích tụ nhiều chất accumulate steroidal glycoalkaloids (SGAs) α-solanine và α-chaconine. Những phân tử này có liên quan đến kiểu hình gây đắng cho người tiêu dùng và gây ra độc cho các cơ quan. Do đó, việc giảm hàm lượnh chất SGA trong củ khoai tây rất cần cho cải tiến giống khoai tây. Những nghiên cứu trước đây cho thấy việc làm câm gen mã hóa SGA trong tổng hợp protein này dẫn đến kết quả hàm lượng SGAs giảm đáng kể. Masaru Nakayasu và đồng sự thuộc Đại Học Kobe Nhật Bản đãthực hiện “knocking out” gen St16DOX, trong sinh tổng hợp ra SGA, với hi vọng làm tắt lệnh điều hành hoàn toàn sự tích tụ SGA trong rễ tơ của khoai tây. Họ sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô rễ tơ khoai tây (potato hairy root) để đưa vào hệ thống chỉnh sử genome “CRISPR-Cas9”. Hai dòng khoai tây chỉnh sửa gen độc lập nhau có rễ tơ không có SGAs nhưng có hàm lượng cao protein St16DOX. Hai dòng này có những trình tự bị đột biến của gen St16DOX. Kết quả thí nghiệm giúp cho việc tạo ra giống khoai tây tứ bội không có SGA. Xem Plant Physiology and Biochemistry.
Chỉnh sửa hệ gen của chuột bằng phương pháp rGONAD
Hình 2: Sản sinh dòng chuột đột biến gen Tyr bằng kỹ thuật knock-out (KO) thông qua phương pháp rGONAD.
Phương pháp mới sử dụng hệ thống CRISPR-Cas9 được gọi với thuật ngữ khoa học là “Genome-editing via Oviductal Nucleic Acids Delivery” (viết tắt GONAD) lần đầu tiên được thí nghiệm trên genome chuột. Công trình khoa học này được tiến hành bởi Tomoe Kobayashi, Masumi Namba, và Takayuki Koyano thuộc tổ chức Shigei Medical Research Institute. Họ đã phát triển thành công cái gọi lài-GONAD (improved GONAD), không cần thao tác ex vivo trên phôi chuột. Tuy nhiên, công nghệ này chỉ giới hạn trong hệ gen con chuột mà thôi. Trong nghiên cứu mới nhất, họ đã áp dụng công nghệ này đối với chuột (rGONAD). Muốn nghiên cứu tính khả thi của phương pháp như vậy trong chỉnh sửa hệ gen của chuột, họ tập trung vào đích đến là gen tyrosinase (Tyr). Một vài dòng chuột bị đột biến thể hiện bạch tạng (albino-colored coat), cho thấy sự xáo trộn của genTyr. Hơn nữa, họ còn khẳng định rằng rGONAD có thể được sử dụng để làm thay đổi về di truyền của hệ gen chuột. Phương pháp rGONAD cho thấy tính hiệu quả cao trong phát sinh đột biến “knock-out” và “knock-in” trong hệ gen chuột. Phương pháp có thể được áp dụng trên hệ gen của heo Guinea (guinea pigs), chuột hamsters, bò, heo nhà, và động vật có vú khác. Xem BMC Biotechnology.
