Tái giải mã genome các mẫu giống lúa Á  Châu nhằm xác định các gen quan trọng

Viện nghiên cứu động vật  Kunming thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc (CAS) đã tiến hành việc tái giải mã (resequenced) genome của 40 mẫu giống lúa Á Châu và 10 mẫu giống lúa hoang dại với sự hợp tác của các đơn vị bạn như Viện Thực Vật học CAS, Đại Học Berkley và ĐH Cornell. Các số liệu cho biết những chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa và xác định những gen quan trọng đối với nca1c tính trạng nông học mong muốn trong cây lúa. Báo cáo khoa học có tựa đề là "Resequencing 50 accessions of cultivated and wild rice yields markers for identifying agronomically important genes" được ấn hành online trên tạp chí nổi tiếng Nature Biotechnology. Nhóm nghiên cứu này đã có thể phân lập khoảng 15 triệu SNPs ứng cử viên (candidate single nucleotide polymorphisms) và những SNPs có chất lượng tốt. Phát hiện như vậy cho thấy một bộ dữ liệu quí về SNP chất lượng cao đã được ghi nhận trong cây lúa. Có khoảng 71,6% những SNPs này được tìm thấy trong các mẫu lúa hoang, khẳng định rằng hầu hết những biến dị di truyền của lúa trồng đều xuất phát từ biến dị của lúa hoang. Bài báo khẳng định có 2 loài phụ japonica và indica đã được thuần hóa một cách độc lập. Xem tóm tắt www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.2050.html)

Phân tử vận chuyển cation ái lực thấp (OsLCT1) điều tiết trao đổi cadmium trong hạt gạo

Shimpei Uraguchi và ctv. thuộc ĐH Tokyo, Nhật Bản đã tiến hành nghiên cứu sự tích tụ Cd trong hạt gạo và những cơ chế sinh học của nó. Sự tích tụ cadmium (Cd) trong hạt gạo (Oryza sativa L.) gây ra hậu quả về sức khỏe cho người, đặc biệt là ở Châu Á. Hầu hết Cd trong hạt lúa tích tụ ở mô libe (phloem transport), nhưng người ta chưa biết rõ cơ chế phân tử của nó là gì. Các tác giả đã nghiên cứu xác định một transporter vận chuyển Cd trong cây lúa, đó là OsLCT1, điều khiển sự vận chuyển Cd vào hạt. OsLCT1-GFP định vị trên màng plasma của tế bào thực vật, và OsLCT1 thể hiện hoạt động vận chuyển Cd trong men (yeast). Đối với lúa, sự thể hiện mạnh mẽ của OsLCT1 được quan sát trên phiến lá và lóng thân trong giai đoạn phát dục. Tại các lóng thân ở trên cùng, phân tử transcript của OsLCT1 được tìm thấy ở các bó mạch dẫn to lớn và phân tán xuống những bó mạch dẫn khác. Ứng dụng kỹ thuật gây knockdown bằng RNAi đối với gen OsLCT1 không gây ảnh hưởng gì đến sự kiện vận chuyển Cd trong mô gỗ nhưng nó làm suy giảm sự vận chuyển Cd trong mô libe. Cây lúa bị knockdown OsLCT1 tích tụ khoảng một nửa Cd trong hạt gạo giống như cây đối chứng. Hàm lượng các chất kim loại khác trong hạt gạo không bị ảnh hưởng bởi OsLCT1. Kết quả cho thấy rằng chức năng của OsLCT1 tại những lóng thân đối với sự kiện vận chuyển Cd vào hạt, nhất là trên giống lúa japonica chuẩn, sự điều tiết của OsLCT1 tạo nên hiện tượng “low-Cd rice” (lúa có hàm lượng Cd thấp) với ảnh hưởng âm tính đối với các tính trạng nông học mong muốn. Đây là nghiên cứu xác định một gen đóng vai trò transporter để vận chuyển Cd trong mô libe (phloem) của thực vật. Xem tạp chí PNAS December 27, 2011 vol. 108 no. 52: 20959-20964, hoặc http://www.pnas.org/content/108/52/20959.abstract?etoc

Xác định hệ thống bơm “chất đường” trong thực vật

Dr. Alisdair Fernie
Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology, Potsdam
Phone: +49 331 567-8211
Fax: +49 331 567-8250
Email: Fernie@mpimp-golm.mpg.deDr Alisdair Fernie, thuộc Max Planck Institute, Cộng Hòa Liên Bang Đức đã công bố tài liệu khoa học này vào ngày 12-12-2011. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra protein làm nhiệm vụ vận chuyển đường trong mạch dẫn của cây. Cây phải cung cấp nhiều loại mô khác nhau với hàm lượng carbohydrates mà nó sản sinh ra thông quan quang tổng hợp từ lá. Tuy nhiên, chúng không có các cơ tim làm nhiệm vụ bơm như trong cơ thể người (muscular pump in heart) giúp cho tuần hoàn các chất mang năng lượng sống được diễn ra. Vì vậy, chúng sử dụng cái gọi là “pump proteins” (những protein đóng vai trò bơm) trong màng tế bào đảm nhậm chức năng ấy. Cùng với các đồng nghiệp thuộc Carnegie Institution for Science, ở California, Tiến sĩ Alisdair Fernie thuộc Viện Max Planck, bộ môn Sinh lý cây trồng phân tử tại Potsdam, đã tiến hành phân lập một “protein” chưa được biết cho đến nay, trong chu trình vận chuyển carbohydrate. Phát hiện của nhóm nghiên cứu này có thể giúp chúng ta bảo vệ cây trồng chống lại sâu bệnh hại và thu hoạch năng suất an toàn. Các lộ trình mạch dẫn truyền thuộc về tế bào có tính chất tiếp cận lẫn nhau (interconnected) hoạt động theo hệ thống để vận chuyển carbohydrates trong cây. Mô libe vận chuyển mang dưỡng chất (nhựa luyện), chúng có các tế bào đảm nhận chức năng lưu thông mà người ta thường gọi là “sieve elements” (các nguyên tố sàng lọc), cũng như những cơ quan phụ trợ và các tế bào nhu mô libe (phloem parenchyma cells). Carbohydrates được vận chuyển chính thức trong mô li be dưới dạng sucrose. Màng tế bào của các tế bào làm nhiệm vụ sàng lọc có chứa các “pump proteins” vận chuyển sucrose vào trong các con đường mạch dẫn. Cho đến bây giờ, người ta vẫn không biết rõ làm thế nào sucrose di chuyển từ tế bào nhu mô đến hệ thống bơm vận chuyển, những nguyên tố sàng lọc. Do đó, thông tin về một nguyên tố quan trọng như vậy vô cùng cần thiết. Các protein khác nhau được đề cập đều thuộc về họ protein: SWEET. Những protein thuộc SWEET phát triển trong màng tế bào nhu mô libe. Chúng hoạt động như các bơm ở qui mô phân tử (molecular pumps) mang sucrose ra khỏi tế bào nhu mô và thẳng hướng đến hệ thống vận chuyển thứ cấp (second transport system) – được xác định bởi nhóm này vào 20 năm về trước – hệ thống ấy định hướng sucrose vào trong các tế bào mạch dẫn của mô libe. Các nhà nghiên cứu này đã xem xét vận chuyển sucrose trong cây Arabidopsis thaliana, và cây lúa. Để theo dõi dấu vết của chức năng những protein thuộc họ SWEET, các nhà nghiên cứu đã khóa lại những gen mã hóa chúng tương ứng, trong một loạt các cây. Kết quả là các protein thuộc SWEET không hoạt động, cây có hàm lượng sucrose cao hơn ở lá. Các nhà khoa học giả định rằng các protein làm nhiệm vụ bơm như vậy có chức năng tương tự trong người và động vật. Nếu được xác định chắc chắn, đây sẽ là một đóng góp cực kỳ quan trọng đối với nghiên cứu bệnh đái tháo đường và bệnh béo phì, vì sự khẳng định protein có nhiệm vụ vận chuyển carbohydrate từ ruột non vào máu, từ tế bào gan vẫn chưa được người ta biết rõ. Xem http://www.mpg.de/4693267/sugar_pump_plants