RNAi làm tăng tính kháng của đậu nành đối với bệnh do virus

Bệnh khảm virus của đậu nành SMV (Soybean mosaic virus) và những pathogen virus khác gây bệnh luôn là mối đe dọa cho sản xuất đậu nành với sự giảm năng suất nghiêm trọng và chất lượng đậu. Do vậy, các nhà khoa học thuộc Jilin Academy of Agricultural Sciences, Trung Quốc đã sử dụng kỹ thuật RNAi làm câm gen để khống chế bệnh SMV. Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Transgenic Research. Các nhà nghiên cứu này đã phân lập một gen mã hóa enzyme  “replicase” từ chủng nòi virus “SMV SC3”, điều hành bởi promoter chuyên tính trên lá “leaf-specific rbcS2” trên giống đậu cô ve (Phaseolus vulgaris), rồi đưa vào giống đậu nành. Những dòng ấy biểu hiện chỉ số mắc bệnh trung bình thấp hơn (2.14-12.35) so với cây đối chứng trong 3 thế hệ con lai liên tục. Những dòng cây transgenic còn biểu hiện tính kháng đáng kể và ổn định với chủng nòi “SMV SC3” trong điều kiện thí nghiệm ngoài đồng. Phân tích sâu hơn cho thấy các cây transgenic trồng ở nhà lưới biểu hiện tính kháng rất mạnh với 5 chủng nòi (strains) SC3, SC7, SC15, SC18, và chủng “recombinant SMV”, virus gây bệnh khảm trên đậu cô ve, và virus gây bệnh khảm trên dưa hấu. Xem Transgenic Research.

OsMYB45 đóng vai trò quan trọng của cây lúa chống chịu với cadmium

Cadmium (Cd) là một trong những kim loại năng gây độc cho cây lúa và gây ra nhiều tổn thương nghiêm trọng cho tế bào cây. Nhóm nghiên cứu của Shubao Hu thuộc Nanjing Agricultural University, Trung Quốc đã giả định rằng những yếu tố phiên mã OsMYB45 hàm chứa phản ứng chống lại do Cd trong cây lúa. OsMYB45 được người ta thấy có biểu hiện rất cao trong lá, võ trấu, nhị đực, cuống nhị, và rễ nhánh ngang. Sự thể hiện ấy được kích thích bởi stress do Cd. Đột biến gen OsMYB45 cho kết quả siêu nhạy cảm (hypersensitivity) với nghiệm thức có Cd, nghiệm thức này cho tăng gấp đôi hàm lượng “hydrogen peroxide” ở lá lúa của các dòng đột biến, trong khi đó, hoạt động của catalase (CAT), nó xúc tác trong việc làm vỡ “hydrogen peroxide” thành nước và oxygen, chỉ đạt một nửa. Phân tích sâu hơn cho thấy sự thể hiện của hai gen OsCATA và OsCATC, lie7n quan đến mã hóa enzyme “catalase”, làm thấp hơn có ý nghĩa trong dòng đột biến  so với dòng nguyên thủy. Sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsMYB45 trong dòng đột biến này đã cứu sống kiểu hình mang tính chất “mutant” như vậy. Do đóo, gen OsMYB45 đóng vai trò quan trọng trong chống chịu stress do Cd gây ra trong cây lúa. Xem Plant Science.

Vai trò của OsMADS3 trong điều tiết sinh mô của cây lúa

Sinh mô đỉnh (meristems) ở đỉnh chồi và sinh mô đỉnh cho ra hoa (FM: flower meristem) hoạt động như một “reservoir” (nơi cất giữ) các tế bào gốc. trong cây lúa (Oryza sativa), gen FLORAL ORGAN NUMBER2 (FON2) bao gồm chức năng duy trì “meristem”. Trong dòng đột biến fon2, số cơ quan hình thành hoa tăng lên nhờ sự phát triển mạnh mẽ của FM. Muốn xác định những yếu tố mới nào đó điều tiết sự duy trì sinh mô ngọn (meristem maintenance) của cây lúa, các nhà khoa học thuộc “University of Tokyo”, Nhật Bản đã nghiên cứu dòng lúa 2B-424, một dạng đột biến fon2 với sự gia tăng số nhụy cái (pistil number) bao gồm nuốm nhụy, vòi nhụy, bầu nhụy, noãn. Họ đã thấy rằng dòng lúa 2B-424 có một đột biến mất chức năng hoàn toàn (complete loss-of-function) trong gen OsMADS3, gen này được biết rằng có quan hệ với sự chuyên biệt hóa “stamen” (nhị đực bao gồm túi phấn và vòi nhị đực). Áp dụng kỹ thuật chỉnh sửa genome bằng CRISPR-Cas9, họ đã can thiệp vào OsMADS3 của dòng đột biến fon2, tạo ra một kiểu hình cho hoa giống với dòng 2B-424. Điều này xác nhận rằng gen có chức năng làm tăng cường fon2 thành OsMADS3. Phân tích hình thái học cho thấy đột biến fon2 và osmads3  ảnh hưởng cùng một lúc với nhau trong phát triển nhị đực. Như vậy, gen OsMADS3 cũng bao gồm cả hoạt động của FM trong giai đoạn phát triển rất sớm của hoa lúa. Xem Plant and Cell Physiology.

CRISPR-Cas9 chỉnh sửa phân tử microRNA cây lúa

MicroRNAs (miRNAs) là những phân tử RNA cực nhỏ không mang mật mã với vai trò trong sự phát triển của cây và phản ứng với stress. Phân tích đột biến làm mất chức năng (loss-of-function) các gen miRNA  là thách thức quá khó vì thiếu những công cụ gây “knockout”. Một nhóm các nhà khoa học từ nhiều Đại Học, đứng đầu là Jian-Ping Zhou thuộc University of Electronic Science and Technology, Trung Quốc, đã nghiên cứu các gen miRNA, đặc biệt là gen OsMIR528, trong cây lúa với công nghệ CRISPR-Cas9. Tần suất những cây đột biến của dòng T₀  biến thiên từ 48% đến 89% tại tất cả những điểm đến có mục đích. Ba phân tử độc lập “guide RNAs” (gRNAs) tất cả đã phát sinh được “biallelic mutations” trong các dòng đột biến này. Chứng tỏ rằng hệ thống CRISPR-Cas9 là công cụ rất hiệu quả để “knocking out” phân tử miRNAs của cây. Tuy nhiên, những đột biến mang tính chất “single-base pair” (bp) trong những vùng có thuật ngữ chuyên môn là “mature miRNA” được tìm thấy có dẫn đến kết quả tạo ra nhiều “miRNAs”, trong khi đó, những mất đoạn khá rộng cũng được tìm thấy để xóa bỏ chức năng của miRNA như vậy. Phân tích thấy rằng OsMIR528 là một “regulator” tích cực trong chống chịu mặn. Công trình này là một ví dụ điển hình trong tìm đúng phân tử miRNAs với CRISPR-Cas9,  mang đến cho chúng ta kiến thức mới về  chức năng miRNA của cây lúa. Xem Frontiers in Plant Science.

Tiếp cận phương pháp mới bảo vệ cho ong mật

Quần thể ong mật đang giảm mật số, theo kết quả thống kê điều tra hàng năm của Hoa Kỳ (điều tra quốc gia lần thứ 11). Do vậy, nông dân và nhà khoa học phải hợp tác với nhau để tìm kiếm một kỹ thuật làm sao bảo vệ sự sống của đàn ong mật trong tự nhiên.  Các chuyên viên nghĩ rằng sự đóng góp chính làm cho đàn ong mật giảm quân số là do loài bọ chét Varroa (Varroa mite), một loài sinh vật ký sinh trên thân của con ong trưởng thành hoặc ong ấu trùng, làm yếu đi khả năng miễn dịch của ong và làm lan truyền virus có hại. Các nhà khoa học thuộc Monsanto đã phát triển một sản phẩm ngăn chận được sự xâm nhiễm của Varroa và cải tiến được sức khỏe của ong mật cũng như sức sống của chúng.  Sản phẩm này được cung cấp cho ong ăn trong môi trường nước đường, nó có thể làm giảm hoặc làm câm hoạt động của gen thông qua nguyên tắc RNAi, phân tử này ức chế gen của bọ chét mà không làm tổn thương ong mật. Phương pháp mới ấy nhằm mục đích giảm thiểu việc sử dụng thuốc hóa học trong cộng đồng ong mật. Nó đang được sử dụng trên đồng ruộng nơi người ta nuôi ong mật ở Bắc Mỹ. xem CropLife.

Biểu hiện “aflatoxin-detoxifizyme” trong tuyến mang tai của giống lợn biến đổi gen

Sản xuất ra enzyme giải độc aflatoxin “ADTZ” (aflatoxin-detoxifizyme) cho lợn, là cách tiếp cận mới giúp người ta kiểm soát được độc tố aflatoxin (AFT) xâm nhiễm trong thức ăn chăn nuôi của lợn.  Các nhà khoa học thuộc Linyi University và Yanbian University, Trung Hoa đã phát triển thành công giống lợn biến đổi gen biểu hiện gen “ADTZ” trong tuyến mang tai của chúng (parotid glands). Họ ghi nhận có sự hoạt động đáng kể của gen ADTZ trong tuyến nước bọt của sáu con lợn “transgenic”. Nghiệm thức cho ăn với việc phối trộn AFT cho thấy có sự khác biệt ý nghĩa vê thống kê giữa tồn dư AFT trong gan con lợn transgenic sản sinh ra ADTZ và con lợn đối chứng. Nghiên cứu di truyền của transgene này, người ta tiến hành khảo sát 11 con lợn transgenic ở thế hệ G1 với những kết quả thành công đã quan sát được. Hoạt tính của ADTZ trong tuyến nước bọt của 11 con lợn biến đổi gen G1 tăng rất đáng kể. Nghiệm thức cho ăn với AFT cũng cho thấy khác biệt có ý nghĩa trong gan của lợn G1 và lợn đối chứng. Xem chi tiết tạp chí Transgenic Research.