Gen kháng nhiều pathogen cùng một lúc của lúa mì liên quan đến tính kháng bệnh thán thư và rỉ sắt của cao lương

Wendelin Schnippenkoetter thuộc tổ chức “CSIRO Agriculture and Food”, Úc, đã tiến hành nghiên cứu khả năng của giống lúa mì có gen kháng Lr34 đối với nhiều đối tượng gây bệnh (multipathogen), cụ thể là gen Lr34res có chức năng du nhập vào cây cao lương (Sorghum bicolor) thông qua chuyển nạp. Những cây transgenic này thể hiện tính kháng bệnh được tăng cường với bệnh rỉ sắt (Puccinia purpurea), và bệnh thán thư (Colletotrichum sublineolum). Hơn nữa, các dòng cao lương transgenic ấy thể hiện rất cao gen Lr34res của lúa mì đồng thời còn làm gia tăng tình miễn nhiễm của cây cao lương đối với bệnh rỉ sắt so sánh với các dòng transgenic cá thể với một bản sao chép, có mức biểu hiện thấp, biểu hiện tính kháng từng phần (partial resistance). Sắc tố kích hoạt pathogen do hợp chất flavonoid phytoalexins còn là minh chứng  và định tính sự biểu hiện cao của các dòng cao lương transgenic khi chủng nhân tạo nấm P. purpurea. Phân tích biến dưỡng của trục mang lá mầm (mesocotyls) bị xâm nhiễm bởi C. sublineolum cũng cho thấy những mức độ gia tăng của 3-deoxyanthocyanidin metabolites. Những cơ chất biến dưỡng ấy kết hợp với triệu chứng suy giảm của bệnh thán thư. Xem Plant Biotechnology Journal.

CaDIR1 - gen điều tiết phản ứng ứng stress khô hạn của cây ớt

Stress do khô hạn làm hạn chế sự tăng trưởng và phát triển của cây, dẫn đến suy giảm năng suất cây trồng. Trước đây, nhiều cơ chất E3 ligases đã được người ta ghi nhận điều khiển phản ứng với stress do khô hạn. Hyunhee Joo và Chae Woo Lim thuộc Đại Học Chung-Ang, South Korea ghi nhận điều ấy trên cây ớt (Capsicum annuum). Khô hạn kích thích RING type E3 ligase 1, CaDIR1, điều tiết phản ứng với stress do khô hạn thông qua con đường truyền tín hiệu abscisic acid (ABA). CaDIR1 có một domain của protein C3HC4-type RING finger tại vùng định vị ở đầu N, mà chức năng của nó được thể hiện, khi protein  bị phân giải  thông qua việc gắn kết với những ubiquitins tại những protein mục tiêu khác. Các mức độ biểu hiện của gen CaDIR1 đã bị ức chế bởi ABA và được kích hoạt bởi stress do khô hạn. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện phân tích di truyền nhằm xem xét chức năng của CaDIR1 khi phản ứng với ABA và stress do khô hạn. Cây ớt bị thao tác làm câm gen CaDIR1 thể hiện một kiểu hình chịu hạn trong khi sự biểu hiện mạnh mẽ gen CaDIR1 trong cây Arabidopsis biểu hiện một kiểu hình siêu nhạy cảm của ABA (ABA-hypersensitive) khi hạt nẩy mầm, nhưng kiểu hình “ABA-hyposensitive” ấy thể hiện trong suốt giai đoạn cây trưởng thành. Hơn nữa, cây trưởng thành biểu hiện mạnh mẽ gen CaDIR1 còn thể hiện kiểu hình “drought-sensitive” (nhiễm, không chịu hạn). Kết quả đã cho thấy rằng chức năng của CaDIR1 là một regulator có tính chất “âm tính” khi phản ứng với stress do khô hạn thống qua con đường truyền tín hiệu của ABA. Xem Frontiers in Plant Science.

Phát triển giống cây có múi kháng bệnh ghẻ (canker) thông qua hệ thống chỉnh sửa genome CRISPR-Cas9 đối với promoter của gen nhiễm bệnh

Bệnh ghẻ trái trên cây có múi do vi khuẩn Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc) gây ra, là một trong những bệnh phổ biến gây thiệt hại cho ngành sản xuất trái cây có múi trên toàn thế giới. Chỉnh sửa gen có chủ đích đối với những gen điều khiển tính nhiễm của cây có múi có thể là một  cách lực chọn tốt cho nhà chọn giống cây trồng  để tạo ra giống kháng bệnh. Các nhà khoa học Trung Quốc, đứng đầu là Aihong Peng, thuộc Chinese Academy of Agricultural Sciences và National Center for Citrus Variety Improvement and Southwest University, báo cáo rằng cải thiện giống cây có múi kháng bệnh ghẻ trái thông qua hệ thống CRISPR-Cas9 là khả thi. Giống cam Wanjincheng (Citrus sinensis Osbeck) có ít nhất 3 bản sao chép của alen CsLOB1^G  và một sao chép của alen CsLOB1⁻. Promoter của cả hai alen này đều có phân tử “effectorB” gắn kết yếu tố EBE_PthA4. Năm pCas9/CsLOB1sgRNA được thiết kế hướng đến đích cần chỉnh sửa và cải tiến promoter EBE_PthA4 của gen CsLOB1. Mười sáu dòng có sự cải biên của EBE_PthA4 đã được người ta chọn. Bốn dòng đột biến có chủ đích (S2-5, S2-6, S2-12 và S5-13) cho thấy tính kháng bệnh ghẻ cây có múi được tăng lên so với cây nguyên thủy (wild types). Theo đó, không có triệu chứng canker nào được quan sát trong dòng S2-6 và S5-13. Kết quả minh chứng rằng chỉnh sửa gen bằng CRISPR-Cas9 tại promoter CsLOB1 là chiến lược rất hiệu quả để tạo ra giống cam quýt kháng bệnh ghẻ. Xem Plant Biotechnology Journal.

US FDA chấp nhận công cụ “DIY Genetic Test Kit”

Cơ quan “U.S. Food and Drug administration” của Hoa Kỳ đã chấp thuận cho sử dụng công cụ có thuật ngữ chuyên môn là “home genetics test kits” để xác định mức độ rủi ro của một người nào đó đối với bệnh do di truyền. “DIY kit” được phát triển bởi công ty “23andMe”, nó có thể xét nghiệm được 10 bệnh di truyền trong đó có bệnh Parkinson's và Alzheimers. Công ty này bắt đầu thực hiện “DNA testing kit” được thiết kế để mô tả sự rủi ro của bệnh nhân đối với 240 bệnh nhưng cơ quan FDA đã đình chỉ dịch vụ ấy trong năm 2013 vì mức độ an toàn và mức độ hiệu quả chưa cao. Kit mới này chỉ phục vụ cho 10 bệnh di truyền sẽ có thể ra thị trường trong vài tháng tới đây. Xem Nature.

Genome của cây chè liên quan đến phẩm chất mùi hương, sự tiến hóa của sinh tổng hợp caffeine

Chè là cây trồng phổ biến và lâu đời nhất với “nonalcoholic caffeine” (đồ uống không có cồn, giàu caffeine) trên thế giới này, với 3 tỷ người tiêu dùng thuộc 160 nước. Dù cho phong tục tập quán và trình độ kinh tế có khác nhau hết sức to lớn, nhưng ít ai biết được bí mật của thức uống từ lá chè đằng sau cây mọc thuộc dạng “shrub” như vậy. Giống chè phổ biến để làm thức uống như chè đen, chè xanh, chè Oolong, chè trắng (white tea), và “chai” đều từ lá mà ra của cây Camellia sinensis. Nghiên cứu trước đây cho rằng mùi hương chè thuộc gốc flavonoids, có tính chất antioxidants. Chất cathechin, tạo vị đắng cũng là flavonoid phối hợp với mùi thơm. Gao và ctv. tìm thấy lá cây C. sinensis khong chỉ có nhiều chất catechins, caffeine, và flavonoids, mà con có nhiều bản sao chép của các gen điều khiển sản sinh ra caffeine và flavonoids. Tất cả các loài của Camellia đều có những gen điều khiển chu trình sản sinh ra caffeine và flavonoid, những mỗi loài thực vật này thể hiện các gen ấy ở những mức độ rất khác nhau, điều ấy giải thích tại sao lá chè C. sinensis thích ứng với việc làm ra trà thương mại, mà các loài khác không làm được. Gao và ctv. ước đoán rằng có hơn một nửa số lượng cặp base (67%) trong genome cây chè thuộc retrotransposon sequences, hoặc "jumping genes" (gen nhảy). Một bộ genome hóc búa như vậy, tổng hợp bởi 3,02 tỷ cặp base xét theo chiều dài, genome cây chè cho thấy nó lớn gấp bốn lần hơn genome cây cà phê và lớn hơn rất nhiều lần genome của những loài cây trồng khác. Xem Molecular Plant.