Di truyền tính kháng bệnh phấn trắng của dưa hấu

Nguồn: Haonan Cui, Chao Fan, Zhuo Ding, Xuezheng Wang, Lili Tang, Yingdong Bi, Feishi Luan & Peng Gao. 2022.  CmPMRl and CmPMrs are responsible for resistance to powdery mildew caused by Podosphaera xanthii race 1 in Melon. Theoretical and Applied Genetics; April 2022; vol. 135: 1209–1222

Hình: Triệu chứng powdery mildew (PM) trên dưa hấu do Podosphaera xanthii.

Hai gen kháng Podosphaera xanthii race 1 của hệ gen cây dưa hấu được người ta phân lập trên nhiễm sắc thể 10 và 12 của giống dưa hấu MR-1  (Cucumis melo).

Cucumis melo L. là loài cây trồng có giá trị kinh tế quan trọng, sản lượng dưa háu bị đae dọa bởi bệnh hại có tên tiếng Anh là melon powdery mildew (PM: bệnh mốc trắng). Người ta sử dụng giống dưa MR-1 (P₁; kháng bệnh PM) và giống M4-7 (P₂; nhiễm bệnh PM) để đánh giá di truyền tính kháng PM (race 1) trên cây dưa hấu. Tính kháng PM trng lá giống MR-1 liên kết với một gen trội (CmPMRl), trong khi đó, tính kháng trong thân được điều khiển bởi một gen lặn (cmPMrs), với gen trội có ảnh hưởng epistatic trên gen lặn. Gen CmPMRl được lập bản đồ di truyền tại vùng có độ lớn phân tử 50 Kb trên nhiễm sắc thể 12, trong khi gen CmPMrs trên bản đồ có độ lớn 89 Kb trên nhiễm sắc thể 10. Gen ứng cử viên của CmPMRl là MELO3C002441 và ứng cử viên của gen CmPMrs là MELO3C012438 được phân lập nhờ phương pháp so sánh với trình tự tham khảo (sequence alignment), kỹ thuật chú thích chức năng gen (functional annotation), và phân tích phổ thể hiện gen của tất cả các gen trong quãng phân tử theo thứ tự. MELO3C002441 và MELO3C012438 định vị ở màng tế bào và chứa đựng tính bảo thủ NPR gene-like và MLO domains, theo thứ tự. Chúng liên kết với tính kháng bệnh PM. Tóm lại, người ta xác định được tính kháng bệnh PM trong giống dưa hấu cho gen kháng MR-1 và xác định được hai gen giả định liên kết với tính kháng. Kết quả cho chúng ta nguồn vật liệu di truyền và những chỉ thị phân tử giúp nhà chọn giống thực hiện chọn giống nhờ chỉ thị phân tử tạo giống dưa hấu kháng bệnh PM.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-04025-4

Tổng quan hệ gen cây đậu nành phục vụ cho cải tiến giống

Nguồn: François Belzile, Martine Jean, Davoud Torkamaneh, Aurélie Tardivel, Marc-André Lemay, Chiheb Boudhrioua, Geneviève Arsenault-Labrecque, Chloe Dussault-Benoit, Amandine Lebreton, Maxime de Ronne, Vanessa Tremblay, Caroline Labbé, Louise O’Donoughue, Vincent-Thomas Boucher St-Amour, Tanya Copley, Eric Fortier, Dave T. Ste-Croix, Benjamin Mimee, Elroy Cober, Istvan Rajcan, Tom Warkentin, Éric Gagnon, Sylvain Legay, Jérôme Auclair and Richard Bélanger. 2022. The SoyaGen Project: Putting Genomics to Work for Soybean Breeders. Front. Plant Sci., 26 April 2022

Dự án SoyaGen là một cố gắng tập thể của các nhà chọn giống đậu nành Canada và các nhà khoa học thuộc viện hàn lâm hoặc của tư nhân cũng như cộng tác viên quốc tế. Dự án này nhằm mục đích phát triển các giải pháp mang tính chất hệ gen học (genomics) đối với các thách thức toàn cầu mà các nhà chọn giống đang đối mặt. Theo nhu cầu của các thành viên dự án, mọi cố gắng nghiên cứu tập trung vào tối đa hóa năng suất thông qua phương án tối ưu thời gian sinh trưởng và cải tiến tính kháng bệnh. Kết quả liên quan đến chọn giống phân tử (molecular breeding) đậu nành được tổng hợp trong bài viết này. Điều ấy bao gồm: (1) bộ cơ sở dữ liệu SNP  về đa dạng di truyền của những giống đậu nành trồng trọt (cả tập đoàn thế giới > 1.000 mẫu giống đậu nành và tập đoàn bổ sung 102 mẫu giống cực sớm (MG0 và trước đó); (2) chỉ thị phân tử  SNP  phục vụ sàng lọc các alen chính thuộc các gen thời gian sinh trưởng chủ chốt cũng như những loci  liên quan đến tính kháng với các pathogens và sâu hại chủ lực (Phytophthora sojae, Heterodera glycines, Sclerotinia sclerotiorum); (3) những công cụ chẩn đoán để làm thuận lợi cho sự xác định và lập bản đồ di truyền của những pathotypes chuyên biệt con P. sojae; và (4) tiếp cận phương đoán dự đoán genomic để xác định những tổ hợp lai bố mẹ triển vọng nhất. Theo kết quả hợp tác như vậy, nhà chọn giống có được công cụ mới và tiếp cận phương pháp mới để thực hiện chiến lược chọn tạo giống phân tử, thông tin hệ gen học. Người ta tin rằng công cụ và phương pháp được ứng dụng rộng rải để chọn tạo giống đậu nành trên thế giới.

Xem https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.887553/full

Di truyền tính kháng bệnh đạo ôn trên lúa ở Sichuan

Nguồn: Zi-Jin Hu, Yan-Yan Huang, Xiao-Yu Lin, Hui Feng, Shi-Xin Zhou, Ying Xie, Xin-Xian Liu, Chen Liu, Ru-Meng Zhao, Wen-Sheng Zhao, Chuan-Hong Feng, Mei Pu, Yun-Peng Ji, Xiao-Hong Hu, Guo-Bang Li, Jing-Hao Zhao, Zhi-Xue Zhao, He Wang, Ji-Wei Zhang, Jing Fan, Yan Li, Yun-Liang Peng, Min He, De-Qiang Li, Fu Huang, You-Liang Peng, Wen-Ming Wang. 2022. Loss and Natural Variations of Blast Fungal Avirulence Genes Breakdown Rice Resistance Genes in the Sichuan Basin of China Front Plant Sci. ; 2022 Apr 12;13:788876.  

Magnaporthe oryzae là nấm gây bệnh đạo ôn trên lúa, gây thiệt lại lớn trên toàn thế giới. Trên cơ sở luận điểm gene-for-gene (gen đối gen), protein kháng (R) có để ghi nhận avirulence tương ứng của chúng (AVR) “effectors” để tăng hoạt sự miễn nhiễm bị kích hoạt bởi effector. Gen AVR đã và đang được xác định để tiến hóa xảy ra nhanh hơn, dẫn đến sự kiện breakdown của những gen kháng tương ứng. Do đó, hiểu biết được sự biến thiên di truyền của gen AVR rất cần thiết cho sự phát huy giống kháng mang gen R tương ứng. Trong nghiên cứu này, người ta, phân tích bản chất đa hình của trình tự nucleotide tám gen AVR được biết, đó là AVR-Pita1, AVR-Pii, AVR-Pia, AVR-Pik, AVR-Pizt, AVR-Pi9, AVR-Pib, và AVR-Pi54 của tất cả 383 mẫu phân lập tại 13 tỉnh của Sichuan Basin. Người ta phát hiện sự có mặt của AVR-Pik, AVR-Pi54, AVR-Pizt, AVR-Pi9, và AVR-Pib trong những mẫu phân lập ở tất cả tỉnh, nhưng không có AVR-Pita1, AVR-Pii, và AVR-Pia trong ít nhất 7 tỉnh, cho thấy có sự mất đi 3 gen AVRs. Người ta còn phát hiện được sự chèn đoạn của Pot3, Mg-SINE, và indels trong gen  AVR-Pib, solo-LTR của Inago2 trong AVR-Pizt, và sự tự tái bản gen AVR-Pik. Kết quả, những mẫu phân lập ấy không mang gen AVR-Pia là gen độc tính đối với IRBLa-A, dòng monogeniccó chứa Pia, và những mẫu phân lập có các biến thể của AVR-Pib và AVR-Pizt là gen độc tính với IRBLb-B và IRBLzt-t, dòng monogenic mang gen Pib và Piz-t, theo thứ tự, cho thấy sự kiện breakdown tính kháng bởi sự mất gen và biến thiên di truyền của những gen avirulence. Do vậy, việc sử dụng gen kháng đạo ôn nên được cảnh báo bởi sự mất gen và biến thiên di truyền trong thiên nhiên của các gen avirulence trong quần thể nấm đạo ôn ở Sichuan Basin.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35498644/

Meta QTL và RNA Seq xác định liên quan giữa tính trạng kháng đạo ôn và chịu nóng

Nguồn: Tian Tian, Lijuan Chen, Yufang Ai, Huaqin He. 2022. Selection of Candidate Genes Conferring Blast Resistance and Heat Tolerance in Rice through Integration of Meta-QTLs and RNA-Seq. Genes (Basel); 2022 Jan 25; 13(2):224.  doi: 10.3390/genes13020224.

Do sự ấm lên toàn cầu, nhiệt độ nóng là stress ngoại cảnh ảnh hưởng lớn đến sản lượng thóc. Lúa (Oryza sativa L.), là cây lương thực số một của nhân loại, hiện bị tàn phá bởi bệnh đạo ôn trên toàn thế giới do vi nấmMagnaporthe oryzae gây ra. Do đó, người ta cần phải cải tiến giống lúa mới vừa khác đạo ôn vừa chống chịu nóng. Cho dù những tiến bộ của QTL mapping và RNA-seq analysis trong phản ứng của cây lúa với đạo ôn và nhiệt độ nóng, nhưng có rất ít báo cáo khoa học về khai thác nguồn vật liệu di truyền cùng một lúc gen kháng blast và gen chống chịu nóng. Theo nghiên cứu này, người ta tách biệt ra khi thực hiện meta-analysis 839 QTLs kháng blast và 308 QTLs chống chịu nóng. Kết quả, có 7054 gen kháng blast được phân lập trong 67 QTLs / meta-QTLs với quãng phân tử trung bình là 1.00 Mb. Tương tự, có 6425 gen chống chịu nóng được phân lập trong 40 QTLs / meta-QTLs với quãng phân tử trung bình là 1.49 Mb. Bên cạnh đó, ngưới ta sử dụng phương pháp DEGs (differentially expressed genes) của thí nghiệm trước đó và phương pháp GO enrichment analysis, có 55 DEGs đồng vị trí với trên các vùng rất thường gặp của 16 meta QTL/kháng blas và 14 meta-QTLs/chống chịu nóng.

Các gen  OsChib3H-c, OsJAMyb, Pi-k, OsWAK1, OsMT2b, OsTPS3, OsHI-LOX, OsACLA-2 và OsGS2 là những gen ứng cử viên có ý nghĩa sẽ được tiếp tục nghiên cứu. Kết quả này cung cấp  nguồn gen phục vụ cải tiến giống lúa với gen tuyệt hảo đối với hai stress nói trên, giúp chúng ta hiểu phản ứng của cây diễn ra như thế nào để tổ hợp được những stress do blast và nhiệt độ nóng gây ra.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35205268/

Hình 1:  Bản đồ QTL “nguyên tắc” liên quan đến tính kháng đạo ôn của cây lúa. Chr: chromosome; Thanh dài là nhiễm sắc thể; chỉ thị phân tử định vị bên tay phải của NST, khoảng cách vật lý tính bằng mega base (Mb) ở bên trái NST; Nhữngl QTLs gốc được định vị bên phải của chỉ thị phân tử trong bản đồ “nguyên tắc”; Đạn phân tử có màu xanh lá cây là mức độ tin cậy các quãng phân tử theo meta-QTLs trên nhiễm sắc thể.