Đột biến CSA tạo ra dòng bất dục đực bởi quang chu kỳ trong sản xuất lúa lai F₁

Hui Zhang và ctv. thuộc ĐH Shanghai Jiao Tong, Trung Quốc vừa công bố trên tạp chí PNAS (PNAS January 2, 2013 vol. 110 no. 1: 76-81) về dòng bất dục đực do gen đột biến trong nhân điều khiển. Lúa ưu thế lai là chiến lược phát triển rất có hiệu quả trong đột phá ngưỡng năng suất hiện nay tại Trung Quốc. Công nghệ sản xuất hạt lai hiện nay chủ yếu dựa vào dòng bất dục đực trên loại hình indica. Vấn đề tồn tại trong sản xuất theo hướng này là rất hạn chế nguồn vật liệu bố mẹ và sự chuyển hóa từ bất dục đực sang hữu thụ ngay trên đồng ruộng. Nhóm tác giả đã phát triển thành công một dòng bất dục đực trên cơ sở phản ứng với quang kỳ, thuộc mô hình carbon starved anther (csa), trong đó có đột biến “R2R3 MYB transcription regulator” trong khi phát triển túi phấn. Đột biến này được chuyển vào giống thuộc loại hình indica và japonica, kết quả chúng trở thành dòng bất dục đực trong điều kiện ngày ngắn, và hữu thụ trong điều kiện ngày dài. Cây F₁ có gen csa và dòng phục hồi phấn hoa JP69 biểu hiện được tính chất heterosis rất rõ ràng (cường lực lai F₁), chứng minh tính khả thi của sử dụng đột biến như vậy. Dòng csa-trên cơ sở bất dục đực do quang chu kỳ cho phép chúng ta phát triển lúa lai hai dòng ổn định, hứa hẹn một triển vọng mới trong sản xuất lúa lai.

Hình 1. Kiểu hình csa: (A–C) Hoa lúa với trấu trên (palea) và trấu dưới (lemma) được bóc ra. (Hình D– F) hạt phấn được nhuộm bằng I2-KI.

Sản xuất toxin trong miễn dịch có tính chất độc nhất vô nhị để chữa bệnh ung thư trong thể lạp của tảo (algal chloroplasts)

Miller Tran và ctv. thuộc San Diego Center for Algae Biotechnology and ĐH California, San Diego, Hoa Kỳ vừa công bố trên tạp chí PNAS (PNAS January 2, 2013 vol. 110 no. 1 E15-E22) về tính chất của tảo trong điều trị bệnh ung thư. Ý tưởng về cách chữa bệnh ung thư mà trong đó người ta sử dụng thuốc là phân tử protein dẫn xuất từ những tế bào rất đặc biệt, là cách tiếp cận khá độc đáo. Thuật ngữ “Immunotoxins” (độc chất có tính miễn dịch) là một trong những liệu pháp được đề xuất theo hướng như vậy, bao gồm một domain có tính chất của một kháng thể kết gắn với tế bào mục tiêu, những phân tử của một toxin nào đó, chúng sẽ ức chế đượcsự nhân nhanh của tế bào ung thư. Một trong những liệu pháp ngăn ngừa bệnh đang trên đường thương mại hóa sản phẩm, rẻ tiền. Thể lạp (chloroplast) của tảo lục (Chlamydomonas reinhardtii) là đối tượng được nhắm tới để tổng hợp nên một phức protein của sinh vật eukaryote, đáp ứng yêu cầu chữa bệnh theo  ý tưởng này. Tuy nhiên, cơ quan đóng vai trò dịch mã (translational apparatus) của chloroplasts dường như của sinh vật prokaryote, cho phép chúng tích tụ được toxin của eukaryote. Nhờ vậy chúng diệt được tế bào chủa của eukaryote. Sự thể hiện và tích tụ những protein có tính chất monomeric và dimeric, với chức năng tạo ra immunotoxin trong thể lạp của tảo lục. Sự dung hợp lại của những protein như vậy có trong domain của kháng thể CD22, một epitop tyre6n bề mặt của “B-cell”, và domain của enzyme “exotoxin A” thuộc vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa. Người ta chứng minh được rằng immunotoxins của tảo lục tích tụ thành dạng hòa tan được và những protein có hoạt tính như enzymekết gắn được với “B cells”. Chúng diệt được tế bào ung thư in-vitro. Thử nghiệm này với immunotoxin ở trạng thái mono hoặc dimeric đều có tác dụng kéo dài ý nghĩa về sự sống của chuột có chủng “B-cell” gây ra ung thư của người. Xem chi tiết http://www.pnas.org/content/110/1/E15.abstract.html?etoc

Hình 2. Hợp nhất các gen vào genome của lạp thể thông qua kỹ thuật “homologous recombination”. (Hình A) Immunotoxin genes ở downstream của psbA promoter và 5′ UTR; vùng upstream của psbA 3′ UTR. Cấu trúc như vậy được đặt ở upstream của gen aphA 6 có liên quan đến tính kháng kanamycin đối với tế bào của tảo lục. Các vùng của genome thể lạp định vi tại điểm cuối của vector cho phép sự hợp nhất có tính chất đồng dạng của cassette trong genome thể lạp. (Hình B) Transformation plasmids được bắn vào thông qua phân tử vàng cực mịn vào thể lạp của tảo lục tạo ra cái gọi là plastid genome. (Hình C) Phân tích PCR với primer của α CD22 scFv gene và psbA 5′ UTR; kết quả cho thấy chuỗi trình tự mật mã đối với immunotoxins đã được dung hợp vào locus psbA. Lane 1 là tế bào tảo lục nguyên thủy. Lane 2 là dòng chuyển gen αCD22. Lane 3 là dòng chuyển gen α CD22-PE40. Lane 4 là dòng chuyển gen αCD22-C H23-PE40. (Hình D) Phân tích PCR khẳng định tính chất homoplasmicity của các dòng tảo lục biến đổi gen.