Các nhà khoa học Việt Nam  xác định gen OsSWEET14 của cây lúa bị bạc lá

 Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra bệnh bạc lá lúa làm thiệt hại nghiêm trọng cho sản xuất trên các giống lúa chủ lực, đó là giống Bắc Thơm 7. Gen OsSWEET14 thuộc nhóm III của họ gen OsSWEET mã hóa các protein có chức năng vận chuyển đường và được người ta xem đó là gen nhiễm đối với Xoo trong cây lúa. Công trình nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, kiểu pathotype của 18 chủng nòi  Xoo được thu thập trên ruộng của tám tỉnh ở miền Bắc Việt Nam với đánh giá trên giống chuẩn Bacthom 7. Giống lúa Bacthom 7 nhiễm nặng đối với 17/18 chủng nòi Xoo. Sự thể hiện của gen OsSWEET14 trên giống lúa Bắc Thơm 7 được kích hoạt bởi 5 chủng nòi Xoo đặc trưng, đó là XO_52, XO_59 và XO_69. Trình tự DNA của “Bacthom 7 OsSWEET14 promoter” đã được phân lập, được dòng hóa trong vector pGEM-T và được giải trình tự hoàn chỉnh. Phân tử promoter được xác định cho thấy mức tương đồng đât giá trị > 99% với promoter của OsSWEET14 được công bố trước đây (AP014967.1 và CP012619.1), chứa các nguyên tố “effector binding elements” (EBE), đó là TalC, Tal5, PthXa3, và AvrXa7 được ghi nhận bởi  protein “type III-secretory transcription activator-like” (TAL) của Xoo. Nghiên cứu căn bản này chỉ ra rằng giống lúa Bắc Thơm 7 kháng bệnh bạc lá vi khuẩn  tại Việt Nam. Xem Journal of Agriculture and Rural Development.

Giống cà tím kháng tuyến trùng

Kỹ thuật làm câm gen thông qua phân tử RNA can thiệp [RNA interference (RNAi)-based host-induced gene silencing: viết tắt là HIGS] là một trong những công cụ mới để quản lý chống lại “phytonematode” tấn công cây trồng. Gen Mi-msp-1 là một effector biểu hiện trong tế bào “subventral pharyngeal gland” (một tuyến nằm dưới bụng) của tuyến trùng gây sưng rễ Meloidogyne incognita.  Gen này có chức năng tiêu diệt. Các nhà khoa học Ấn Độ thuộc “Indian Agricultural Research Institute” (IARI) và thuộc các tổ chức khoa học khác đã sáng tạo ra sáu dòng cà tím chuyển nạp gen với phân tử đơn “RNAi transgene” của Mi-msp-1. Transgene này biểu hiện trong thế hệ T1, T2 và T3 của dòng cà tím transgenic thông qua ảnh hưởng bất lợi cho sự xâm nhập của tuyến trùng sưng rễ, bất lợi cho sự phát triển và sự sinh sản đối với tuyến trùng  trưởng thành. Bên cạnh đó, giai đoạn tuyến trùng hậu ký sinh (post-parasitic) trong cây transgenic đã biểu hiện tác động dài của phân tử RNAi, làm cho sự điều tiết theo kiểu “down” của Mi-msp-1. Kết quả nghiên cứu cho thấy HIGS của Mi-msp-1 cải tiến được tính kháng tuyến trùng trong cây cà tím và bảo vệ cây chống lại ký sinh cuả tuyến trùng làm sưng rễ cà tím ở giai đoạn rất sớm Xem Transgenic Research.

Giống lúa mì chuyển gen HB4 so sánh với giống lúa mì không chuyển gen

Lúa mì là một trong loài mễ cốc phổ biến trong bàn ăn của con người, chiếm diện tích canh tác khá lớn trên thế giới. Khô hạn là là một trong những yếu tố hạn chế gây stress cho cây, do đ1o, phát triển giống chống chịu khô hạn là mục tiêu quan trọng để quản lý tốt năng suất lúa mì. Một gen trong cây hướng dương (HaHB4 hay Helianthus annuus homeobox 4) được người ta tìm thấy có khả năng mã hóa protein đóng vai trò TF (transcription factor) liên quan đến stress do khô hạn. Các nhà khoa học Argentina thuộc “Instituto de Agrobiotecnologia Rosario and Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas” đã cho du nập thành công gen HaHB4 vào cây lúa mì và phân tích sự tương đương về thành phầndinh dưỡng với  giống lúa mì “non-transgenic”. Công trình khoa học này được công bố trên tạp chí Transgenic Research. Họ đã phân tích 41 chất nutrients và 2 chất anti-nutrients trong hạt lúa mì; 10 chất nutrients trong thân rạ với những phương pháp xét nghiệm khác nhau. Giống lúa mì chuyển gen HB4 hoặc cây sự kiện IND-ØØ412-7 có thành phần dinh dưỡng tương đương với giống lúa mì đối chứng (non-transgenic). Xem Transgenic Research.

Đại Học Quốc Gia Colombia tạo giống cà chua nhỏ nhất thế giới nhờ kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen

Cà chua nhỏ nhất thế giới vừa được phát triển bởi các nhà khoa học thuộc Đại Học Quốc Gia Colombia. Dr. Martha Lucia Orozco, kỹ thuật di truyền nông nghiệp thuộc National University of Colombia Headquarters, Palmira, nói rằng: nguồn vật liệu được du nhập từ giống “cherry tomato” thông qua thời gian nghiên cứu mất 10 năm. Orozco nói rằng họ đã sử dụng công nghệ CRISPR để kích thích đột biến một trong những nucleotides của gen này, nó điều khiển kích thước cây. Hoa và rễ cà chua của giống mới này tương tự như giống cà chua khác, nhưng tỷ lệ rất thấp, theo Dr. Orozco. Bà Martha đã xác nhận rằng đây là giống cà chua nhỏ nhất trên thế giới, nhỏ hơn giống Micro-Tom. Nó cho quả chỉ sau khi trồng hai tháng, đạt chỉ số tối ưu quả/lá, với chiều cao 4cm x chiều rộng 8cm, tạo điều kiện trồng cà chua trong trạm nghiên cứu trên vũ trụ. Xem National University of Colombia website.

Định tính lignin của dòng lúa đột biến thông qua hệ thống CRISPR-Cas9

Các nhà khoa học Nhật Bản thuộc Đại Học Kyoto đã định tính lignin của dòng lúa đột biến thông quan hệ thống CRISPR-Cas9. Kết quả khoa học có trong tạp chí The Plant Journal. Trong một nghiên cứu trước đó, Yuri Takeda và ctv. đã xác định một gen của cây lúa mã hóa coniferaldehyde 5‐hydroxylase (OsCAld5H1), protein này rất hiệu quả trong biểu hiện tỷ lệ giữa modulating syringyl (S) và guaiacyl (G) lignin của cây lúa, một loài mễ cốc điển hình. Dòng lúa bị knockdown gen OsCAld5H1 phát sinh ra hiện tượng câm gen (gene silencing), thể hiện các đơn vị của G lignin tăng lên trong đó có các đơn vị “residual S lignin”. Trong nghiên cứu gần đây nhất, họ tạo ra dòng lúa đột biến theo kiểu “loss‐of‐function” đối với gen OsCAld5H1 thông qua hệ thống CRISPR-Cas9 để tìm hiểu ảnh hưởng ức chế của OsCAld5H1 trong cấu trúc lignin của cây lúa. Tất cả những dòng lúa đột biến được xét nghiệm rất giàu “G units” và sản sinh ra số lượng đáng kể “S units”. Đàng ngạc nhiên là kết quả phân tích còn cho thấy sự phong phú của G units trong lignins của những dòng lúa mutants này bị hạn chế đối với “non‐γ‐p‐coumaroylated units”, trong khi γ‐p‐coumaroylated lignin units rất đặc biệt trong họ Hòa Thảo hầu như không có ảnh hưởng gì. Kết quả phân tích sâu hơn cho thấykhông có gen tương đồng (homologous genes) của OsCAld5H1 thể hiện mạnh mẽ trong các dòng đột biến. Kết quả cho thấy CAld5H chủ yếu có trong tiến trình sản sinh ra “non‐γ‐p‐coumaroylated S lignin units”, phổ biến trong cả loài hai lá mầm và hòa thảo, nhưng không sản sinh ra “grass‐specific γ‐p‐coumaroylated S units” trong cây lúa. Xem The Plant Journal.

Phát triển hệ thống chỉnh sửa DNA, không có marker-gene thông qua sử dụng hợp tử của cây lúa

Việc ứng dụng hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 cho phép chúng phát triển nhanh chóng với giá rẽ để tạo nên quần thể đột biến mới của cây trồng. Chodù hệ thống chỉnh sửa gen đang rất thành công đối với nhiều loài sinh vật, nhưng thiết kết “cassette” thể hiện quan phân tử Cas9-guide RNA (gRNA) và chỉ thị chọn lọc (selectable marker) vẫn phải được dung hợp vào thao tác kỹ thuật “genomic DNA” thông qua chuyển nạp gián tiếp bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens hoặc chuyển nạp trực tiếp bằng súng bắn gen. Hệ thống CRISPR-Cas9 làm tăng cơ hội cải biên không chủ đích (off-target modifications) và phân tử DNA ngoại lai gây ra tranh luận về mặt pháp lý với cái gọi là GMOs. Do vậy, phương pháp chỉnh sửa DNA có tên là “DNA-free genome editing” đã và đang được phát triển, bao gồm nội hàm vận chuyển các “preassembled Cas9-gRNA ribonucleoproteins” (RNPs) vào trong protoplasts của tế bào sô ma thông qua “polyethylene glycol-calcium” trong tình huống cây thuốc lá, Arabidopsis, lúa, khoai tây, etc. hoặc cho vào trong tế bào phôi thông qua sử dụng súng bắn gen trong tình huống cây bắp, lúa mì. Các nhà khoa học Nhật Bản của RIKEN Cluster for Science, Technology and Innovation Hub đã công bố kết quả này trong tạp chí khoa học lừng danh Nature Plants về hệ thống chỉnh sửa hệ gen thông qua  Cas9–gRNA RNPs vào hợp tử của cây (plant zygotes) (hình). Cas9–gRNA RNPs được hợp nhất vào trong hợp tử của cây lúa  in vitro fertilization, giao tử được xác định và hợp tử được cấy vào cây trưởng thành trong điều kiện không có marker chọn lọc nào cả, kết quả tái sinh ra cây lúa với đột biến có chủ đích đạt 14 - 64 %. Theo kết quả nghiên cứu này, hệ thống chỉnh sửa hệ gen mới có tiềm năng vô cùng to lớn trong phát triển có tính chất liên tục giống lúa mới và cây trồng mới. Xem  Nature Plants.