Gen SlAGL6 điều khiển sự kiện trinh sản trên cây cà chua

Sự kiện trinh sản (parthenocarpy) là một tính trạng mong muốn đối với cây cà chua vì nó giúp cây khắc phục được những vấn đề trong khi cây đậu trái dưới những điều kiện bất lợi. Một giống cà chua trinh sản có tên gọi là ‘MPK-1', mang gen Pat-k, giúp cây thể hiện sự kiện trinh sản rất ổn định, do đó, cây cho ra trái rất ít hạt. Nhóm nghiên cứu của Rihito Takisawa thuộc Đại Học Kyoto Nhật Bản đã phân lập được gen Pat-k để nghiên cứu mối quan hệ giữa trinh sản và quả ít hạt. Kết quả ghi nhận rằng gen Pat-k is định vị tại vùng đích có kích thước 529 kb giữa hai chỉ thị phân tử, trong đó có tất cả 60 gen hiện hữu. Nhóm này còn tìm thấy gen SlAGAMOUS-LIKE 6 (SlAGL6) của ‘MPK-1' bị đột biến. Kết quả của những phân tử transcript biểu hiện với số lượng thấp hơn của gen SlAGL6 trong noãn cây ‘MPK-1' so với giống cà chua không biểu hiện tính trạng trinh sản. Theo đó, họ kết luận rằng Pat-k chính là SlAGL6, và nó điều tiết theo kiểu DOWN trong mã hóa protein ‘MPK-1' gây ra sự kiện trinh sản và trái cà chua ít hạt. Hơn nữa, tính chất “down-regulation” của gen Pat-k/SlAGL6 có thể làm cho sự hình thành noãn bị xáo trộn, dẫn đến giảm số hạt. Xem BMC Plant Biology.

Gen PcWRKY33 của cây cốt khí củ (Japanese knotweed) làm giảm tính chống chịu mặn của Arabidopsis

Yếu tố phiên mã WRKY có vai trò quan trọng trong điều tiết cây thích ứng với stress sinh học và phi sinh học. Nhóm nghiên cứu của Wenqi Bao thuộc University of Chinese Academy of Sciences, đã tìm thấy một gen mã hóa WRKY trong cây cốt khí củ (tiếng Anh là Japanese knotweed, tên khoa học là Polygonum cuspidatum) (hình). Gen PcWRKY33  mã hóa một nucleoprotein, mà protein này đặc biệt kết gắn với promoter của những gen đích có chức năng điều tiết sự thể hiện gen. Phân tích cho thấy sự thể hiện gen PcWRKY33 bị suy giảm bởi những stress có tính chất phi sinh học, đó là stress mặn salt và chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Sự thể hiện mạnh mẽ gen PcWRKY33 trong cây mô hình Arabidopsis thaliana đã giảm tính chất chịu của cây đối với stress mặn. Đặc biệt, một vài thông số sinh lý học trong cây transgenic ấy giảm đáng kể đối với tính chống chịu mặn. Các cây transgenic còn biểu hiện sự suy giảm mức độ thể hiện gen có liên quan đến stress, làm tăng sự tích tụ ROS (reactive oxygen species), giảm hoạt động của những enzyme “ROS-scavenging”. Như vậy, gen PcWRKY33 điều tiết theo xu hướng tiêu cực tính chống chịu mặnthông qua điều tiết theo kiểu DOWN  các gen có liên quan đến chống chịu stress và làm tăng mức độ ROS. Xem  Plant Cell Reports.

Gen của đậu phụng hoang dại làm tăng cường tính kháng đối với stress sinh học và phi sinh học của cây thuốc lá

Gần đây, người ta tìm thấy cây đậu phụng hoang dại (Arachis diogoi) có gen AdDjSKI, điều tiết theo kiểu UP, khi cây bị xử lý trong điều kiện stress sinh học và cây có thể có chức năng phản ứng với xâm nhiễm của nấm gây bệnh đốm lá muộn (late leaf spot) tên khoa học là Phaeoisariopsis personata. Nhóm nghiên cứu của Sakshi Rampuria thuộc Đại Học Hyderabad, Ấn Độ đã tập trung nghiên cứu gen này cũng như tìm hiểu khả năng của gen để sử dụng trong cải tiến giống đậu phụng. Gen AdDjSKI đã được biết là gen phản ứng khi đặt trong những điều kiện có nhiều stress đối với giống đậu phụng hoang dã. Các tế bào tái tổ hợp của vi khuẩn E. coli  thể hiện gen AdDjSKI đều cho thấy có sự tăng trưởng tốt hơn so sánh với đối chứng trong điều kiện bị mặn, khô hạn, axít, và kiềm. Trong khi đó, sự thể hiện mạnh mẽ gen này trong cây thuốc lá (Nicotiana tabacum) không những tăng cường tính chống chịu stress phi sinh học mà còn tăng cường tính kháng bệnh do nấm xâm nhiễm. Như vậy theo kết quả này, gen AdDjSKI có thể là một gen đầy tiềm năng đối với những stress phi sinh học và sinh học. Xem  Plant Science.

Đại Học Wageningen phát hành cẩm nang bỏ túi, về những kỹ thuật mới trong chọn tạo giống cây trồng

Các nhà khoa học thuộc “Wageningen University & Research” vừa xuất bản một cẩm nang (concise booklet) có tựa đề là “Plant breeding techniques in a new era” (Kỹ thuật chọn tạo giống cây trồng kỷ nguyên mới). Sách cung cấp những kiến thức mới với nhiều lĩnh vực trong kỹ thuật chọn tạo giống cây trồng. Nhà chọn giống dễ dàng vận dụng những kỹ thuật mới này, người đọc sẽ cần biết rõ hơn những kỹ thuật mới này là gì?. Do vậy, các nhà khoa học đã viết rằng quyển cẩm nang bỏ túi phải cung cấp một cái nhìn tổng thể mang tính chất tóm lược về thành tựu khoa học gần đây nhất trong kỹ thuật chọn tạo giống. Sách mô tả chung về những kỹ thuật chọn giống và những tính trạng mục tiêu cần quan tâm để có thể cải tiến thông qua chỉnh sửa hệ gen. Họ còn thảo luận các nội dung có liên quan đến kinh tế và xã hội của những kỹ thuật mới trong chọn tạo giống này. Xem Wageningen University & Research website.

Knockout gen OsFAD2-1 thông qua hệ thống CRISPR để chỉnh sửa gen điều khiển tính trạng dầu cám gạo có lợi cho sức khỏe con người.

Dầu cám gạo (rice bran oil: RBO) có nhiều chất có giá trị cho sức khỏe con người, đó là oleic acid. Cải tiến thành phần acid béo của RBO cũng như làm gia tăng hàm lượng olaic acid sẽ thúc đẩy sức khỏe con người theo hướng có lợi. Enzyme này có tên gọi là “fatty acid desaturase 2 (FAD2)” xúc tác làm chuyển đổi oleic acid thành linoleic acid trong cây. Dòng đột biến FAD2 thể hiện làm thay đổi hàm lượng oleic và linoleic acid trong nhiều cây trồng.

Muốn sản xuất nhiều hàm lượng oleic acid và làm giảm thấp linoleic RBO trong hạt thóc (Oryza sativa), nhóm nghiên cứu của Kiyomi Abe thuộc National Agriculture and Food Research Organization, Nhật Bản, đã tiến hành knockout gen OsFAD2-1 thông qua hệ thống CRISPR-Cas9 đột biến có chủ đích. Họ đã tạo ra cây lúa bị knockout gen OsFAD2-1 mà cây đột biến này tạo ra được hàm lượng oleic acid cao hơn không bình thường. Tuy nhiên, những dòng lúa như vậy có hàm lượng linoleic acid không mong muốn. Nghiê cứu này cho thấy CRISPR-Cas9 được áp dụng tạo ra đột biến có chủ đích một gen chủ lực, tại mô tế bào mục tiêu, có thể là một công cụ mạnh mẽ làm cải tiến tính trạng từ đặc điểm của mô tế bào nào đó. Xem Plant Physiology and Biochemistry.

Các nhà khoa học Nhật Bản tạo ra biến thể mới của Cas9

 “Target-AID” là một phức tổng hợp của Cas9, nó bắt cặp với một AID (activation-induced cytidine deaminase), có thể xác định đích đến trong trường hợp thay thế nucleotide nào đó (C thay cho T hoặc G thay vào A). Theo kết quả nghiên cứu trước đây, Zenpei Shimatani và đồng nghiệp thuộc Đại Học Kobe, Nhật Bản đã báo cáo về sự phát triển của mô sẹo lúa chống chịu thuốc cỏ - “rice callus” (Oryza sativa) thông qua một dạng đột biến điểm (point mutations) vào gen đích bằng kỹ thuật “Target-AID”. Trong nghiên cứu này, nh1om nghiên cứu nói trên đã thực hiện một thí nghiệm nhằm mục đích xây dựng nên “Target-AID” như là một kỹ thuật chọn giống chứng tỏ rằng việc du nhập vào đột biến di truyền trong cây trồng, được tái sinh thành công từ mô sẹo biến nạp gen, chúng có thể được di truyền cho thế hệ sau. Phân tích cho thấy cây tái sinh cũng như con lai của chúng kế thừa đặc điểm di truyên của đột biến như vậy, tạo nên một thế hệ mới của những cây lúa có khả năng kháng thuốc cỏ; không có marker chọn lọc (selectable marker-free: viết tắt là SMF) chống chịu thuốc cỏ trong cây lúa. Những phát hiện này chứng minh rằng Target-AID có thể được phát triển thành công nghệ mới trong chọn tạo giống cây trồng. Nó cho phép người ta cải tiến những tính trạng mong muốn. Nó có thể được sử dụng trong tổ hợp các hệ thổng chỉnh sửa gen ví dụ như hệ thống CRISPR-Cas9.  Xem Plant Physiology and Biochemistry

Sự hóa già của lá đến sớm và sự đáp ứng của cây lúa đối với stress mặn

Sự hóa già của lá lúa đến sớm (early leaf senescence) có thể  tạo ra ảnh hưởng xấu đến năng suất lúa và sự điều tiết của nó vẫn chưa được biết rõ. Nhóm nghiên cứu của Dong-Dong Zeng thuộc Zhejiang University, Trung Quốc, đã xác định được và nghiên cứu sâu sự hóa già ở hai mặt phiến lá lúa (bilateral blade senescence 1: bbs1) (Oryza sativa). Một đột biến hóa già sớm với kiểu hình lá già trước khi lúa chín xảy ra tại mép phiến lá lúa, người ta hi vọng việc này sẽ giúp người ta hiểu được cơ chế của sự hóa giàlá lúa sớm. Dòng đột bến này cho thấy sự hóa già của lá trước khi lúa chín đã bắt đầu ngay từ khi lúa đẻ nhánh và thể hiện những triệu chứng hết sức nghiêm trọng trong giai đoạn lúa đang chắc hạt. Đột biến này còn cho thấy nó dần dần tiến đến lá hóa già bị kích hoạt bởi bóng tối. Gen OsBBS1 là nguyên thủy của đốt biến gen bbs1 cũng được phân tích. Người ta thấy rằng có một chèn đoạn vào ở exon đầu tiên. Gen này mã hóa enzyme có tên khoa học là “receptor-like cytoplasmic kinase”. Cây bị knockout gen OsBBS1 được tạo ra nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 biểu hiện kiểu hình rất giống (hóa già sớm) với đột biến bbs1. Ở vùng chứa mạch dẫn truyền của lá trưởng thành đầy đủ, gen OsBBS1 thể hiện trong tất cả các mô. Sự thể hiện OsBBS1 có thể bị kích thích rất mạnh mẽ bởi stressmặn, và đột biến bbs1  biểu hiện cực kỳ nhạy cảm với mặn. Đây là công trình xác định lần đầu tiên gen OsBBS1 trong hiện tượng sự hóa già của lá sớm (early leaf senescence) và có chức năng quan trọng trong chống chịu mặn của cây lúa. Xem Plant Cell Reports.

Ảnh hưởng của kim loại nanô trong chuyển nạp gen có hiệu quả của cây đậu nành

Ở Việt Nam, hiệu quả chuyển nạp gen giống đậu nành DT22 tương đối thấp, khoảng <1%. Lần đầu tiên, người ta nghiên cứu hiệu qủa của chuyển nạp thống qua vi khuẩn EHA101 Agrobacterium trong đậu nành, với sự hỗ trợ của một phân tử kim loại nano, kết quả đã được cải tiến đáng kể trong môi trường kích hoạt chồi và kéo dài chồi. Sự chuyển nạp này với gen bar nhằm tạo giống đậu nành kháng thuốc cỏ với một nửa của 3.000 hạt lấy từ 29 cây transgenic, thí nghiệm được trắc nghiệm bằng cách phun thuốc cỏ Basta 100 mg/L (herbicide có 24.5% glufosinate) và người ta tiến hành phân tích băng điện di trong PCR. Hiệu quả chuyển nạp cao hơn trong nghiệm thức có thêm “nanoparticle” 1.6%  bạc (Ag), 0.8% đồng (Cu) và 0.8% cô ban (Co) so với đối chứng là 0.67% và Ag nanoparticles cho hiệu quả mạnh nhất. Xem Tap Chi Nong Nghiep

THÔNG BÁO

FDA chấp thuận cho sử dụng cá hồi AquaBounty tại Indiana, Hoa Kỳ

yêu cầu FDA cho phép nuôi cá hồi AquAdvantage – một sản phẩm cho phép ứng dụng trước đây vào năm 2015 – địa điểm gần Albany, Indiana. Trong khi đó chính quyền Indiana đã được phép áp dụng, công ty này đã cấm nhập trứng để sản xuất ra cá hồi biến đổi gen (GE salmon). Theo điều luật của Federal Food, Drug, and Cosmetic Act (FD&C Act), FDA yêu cầu phỏng vấn NADAs về tính chất an toàn và tính chất hiệu quả của sản phẩm. AquaBounty đã đáp ứng yêu cầu này, do đó FDA chấp nhận cho áp dụng. Xem FDA's Center for Veterinary Medicine.

HỘI NGHỊ THẾ GIỚI VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

World Biotechnology Conference

Hội nghị thế giới về công nghệ sinh học (World Biotechnology Conference) được tổ chức vào ngày 25-27 tháng Sáu năm 2018, tại Stockholm, Thụy Điển. Xem conference website.