Giống bông vải chuyển gen cho phép công thức bón phân kết hợp với quản lý cỏ dại

Cỏ dại là vần đề lâu dài trong nông nghiệp, thường được quản lý thông qua nhổ  bằng tay, thông qua cơ giới, cũng như thông qua hóa chất diệt cỏ. Tuy nhiên, Các phương pháp quản lý cỏ dại đang trở nên hạn hẹp vì cỏ dại kháng thuốc trên đồng ruộng. Devendra Pandeya và Damar L. López-Arredondo thuộc Texas A&M University và Stela Genomics México, theo thứ tự, đã lãnh đạo một nhóm nghiên cứu nhằm phát triển một hệ thống quản lý cỏ dại luân phiên các biện pháp với nhau. Họ đã phát triển giống bông vải chuyển gen (Gossypium hirsutum) thể hiện một gen của vi khuẩn, đó là gen phosphite dehydrogenase (ptxD), gen này có liên quan đến khá năng chuyển hóa phosphite (Phi) thành orthophosphate (Pi), trạng thái động của phosphorus (P). Khi P được bón ở dạng Phi, cây bông vải thể hiện gen ptxD có khả năng cạnh tranh rất mạnh mẽ với nhiều loài cỏ dại trong thí nghiệm này, cũng như các loài cỏ dại có trong đất được khảo sát. Bên cạnh đó, hệ thống ptxD/Phi rất có hiệu quả  trong ức chế sự tăng trưởng của cỏ dền kháng glyphosate ( loài cỏ Palmer amaranth). Với nhiều loài cỏ dại khác nhau hcó tính kháng thuốc cỏ hiện nay, những cây chuyển gen ptxD-như vậy được bón phân Phi xen kẽ tỏ ra hiệu quả trong ức chế sự tăng trưởng của cỏ dại. Xem Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Thao tác di truyền cây  hoa rum (Safflower) để tạo ra dầu hạt tốt cho sức khỏe hơn

 Sự thiếu alpha-linolenic acid (ALA) và tỷ lệ n6:n3 acid béo trong thực phẩm là một trong những lý do chính gây bệnh co thắt cơ tim (cardiovascular diseases) và các bệnh có liên quan đến viêm nhiễm/hiện tượng tự miễn dịch (inflammatory/autoimmune diseases). Với lợi ích của omega-3 (một acid béo dây dài không bảo hòa : long chain polyunsaturated fatty acids được viết tắt là LC PUFA's), người ta có nhu cầu khai thác nhiều hơn dầu từ cá và thịt. Tuy nhiên, do nhiều lý do, nguồn cung dầu cá không đáp ứng với sự gia tăng về nhu cầu sức khỏe con người. Do đó, các chuyên viên cố gắng khai thác chất biến dưỡng từ thực vật thông qua các thao tác di truyền, tạo ra cây transgenic có khả năng sản sinh ra n3 LC-PUFAs. Các nhà khoa học của Vittal Mallya Scientific Research Foundation đã nghiên cứu khả năng của cây safflower biến đổi gen để sản sinh ra hoạt chất dược phẩm này “alpha-linolenic acid” (ALA, C18:3, n3). Cây safflower tích tụ khoảng 78% acid béo tổng số như linoleic acid, là tiền chất của ALA. Sản lượng ALA đã được xác định trong hạt sau khi nó chuyển qua trục mang lá mầm với “specific delta 15 desaturase” (FAD3) của cây Arabidopsis. Cây safflower có tính chất là thực phẩm chức năng như vậy không những là nguồn cung cấp dầu thức vật giàu dinh dưỡng, mà còn làm giảm được tỷ lệ LA : ALA ở trạng thái tối ưu cho sức khỏe tốt. Xem Transgenic Research.

Vai trò của isopentenyltransferase trong sinh tổng hợp lycopene của cây cà chua

Lycopene là chất carotenoid có màu sắc quan trọng trong trái cây và rau, đặc biệt trong trái cà chua. Trong khi sinh tổng hợp lycopene được người ta biết rằng do sự điều tiết của nhiều yếu tố, nhưng người ta biết rất ít sự điều tiết này như thế nào. Isopentenyltransferases (IPTs) là enzyme xác tác bước khởi đầu  trong tổng hợp cytokinin, một hormone quan trọng có trong nhiều chu trình của tăng trưởng thực vật. Tuy nhiên, những vai trò khác của IPTs vẫn còn bí ẩn. Nhóm nghiên cứu của Yong Zhang thuộc Chongqing University, Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu chức năng của gen SlIPT4, mã hóa enzyme “isopentenyltransferase”, sử dụng kỹ thuật can thiệp gen bằng RNAi để làm câm gen trong cây cà chua. Việc làm câm gen SlIPT4 cho kết quả sự hóa già của lá cà chua. Tuy nhiên, làm câm gen SlIPT4 còn phát sinh ra quả cà chua màu vàng không bao giờ đỏ, điều này cho thấy rằng có sự giảm cực trọng lycopene. Trong những gen có liên quan đến sinh tổng hợp lycopene, gen ZISO được ghi nhận biểu hiện suy giảm đáng kể nhất. Nghiên cứu cho thấy rằng gen SlIPT4 điều tiết tích cực sự sinh tổng hợp ra lycopene bằng cách gây ảnh hưởng đến sự thể hiện của gen ZISO. Gen SlIPT4 có vai trò quan trọng trong sự hóa già của lá. Kết quả cung cấp cho chúng ta một tia sáng mới về sinh tổng hợp lycopene trong cà chua.  Xem BMC Plant Biology.

Yếu tố phiên mã kiểm soát sự hình thành ra vách tế bào thứ cấp trong cây lúa

 Lúa tạo ra dư lượng sinh khối lớn, chứa nhiều thành tế bào thứ cấp (secondary cell walls)  được viết tắt là SCW; bao gồm cellulose, hemicelluloses và lignin. Tuy nhiên, cơ chế điều tiết phiên mã trên cơ sở tổng hợp những SCWs trong cây lúa vẫn còn mù mờ. Nhóm nghiên cứu của Yafeng Ye thuộc Chinese Academy of Sciences, đã nghiên cứu họ protein đóng vai trò yếu tố phiên mã “NAC”, gen OsSND2, và gen có liên quan OsMYB61, một yếu tố phiên mã chưa được biết trong điều tiết sinh tổng hợp SCW. Họ xác định rằng OsSND2 trực tiếp kết gắn với promoter của gen OsMYB61. Protein TF OsSND2 được tìm thấy định vị trong nhân và tham gia hoạt động phiên mã. Phân tích sâu hơn cho thấy gen OsSND2 chủ yếu thể hiện trong lóng thân và trong gié lúa. Sử dụng hệ thống CRISPR-Cas9, nhóm nghiên cứu này đã phát triển dòng đột biến knockout gen OsSND2. Những dòng lúa đột biến như vậy thể hiện sự suy giảm hàm lượng cellulose và điều tiết theo kiểu DOWN các gen có liên quan đến SCW. Trong khi đó, sự thể hiện mạnh mẽ gen OsSND2 làm cho các lá lúa bị cuộn lại, làm tăng hàm lượng cellulose, và thể hiện theo kiểu UP các gen có liên quan đến SCW . Như vậy, OsSND2 có chức năng như một phân tử regulator chủ lực trong tổng hợp SCW . Xem Rice.

Bông vải kháng nấm

Bông vải (Gossypium hirsutum) là loài thực vật dị tứ bội (allotetraploid species). R6at1 khó để tạo dòng đột biến theo phương pháp truyền thống vì sự hiện redundancy của gen. Nhóm nghiên cứu của Zhennan Zhang thuộc Institute of Microbiology of the Chinese Academy of Science, đã sử dụng hệ thống CRISPR-Cas9 để nghiên cứu tính kháng với vi nấm của giống bông vải thông qua chỉnh sửa gen Gh14-3-3d. Trong thế hệ T0, nhiều dòng đột biến có chủ đích được phát hiện là allotetraploid At hoặc Dt subgenomes. Những đột biến tương tự tỏ ra ổn định khi di truyền sang các thế hệ sau. Những đột biến tại At và Dt subgenomes còn phân ly trong thế hệ T1 theo định luật Mendel. Hai transgenes đồng hợp tử Gh14-3-3d đã được chọn và ký hiệu là ce1 và ce2. Cả hai dòng này tỏ ra kháng mạnh mẽ với Verticillium dahliae xâm nhiễm so với cây nguyên thủy. Những dòng không có transgenecó thể được sử dụng làm nguồn vật liệu di truyền để chọn tạo giống bông vải kháng bệnh do vi nấm. Xem Frontiers in Plant Science.

Thông báo

IAPB2018

ĐẠI HỘI CÔNG NGHỆ SINH HỌC CỦA TỔ CHỨC HỢP TÁC QUỐC TẾ (International Association for Plant Biotechnology Congress 2018) (IAPB2018) được tổ chức tại Convention Centre Dublin, Ireland; ngày 19-24 tháng Tám năm 2018.

Xem the Congress website.