Phân tích họ gen GPAT của cây bắp

Nguồn: T Zhu, S Wu, D Zhang, Z Li, K Xie, X An, B Ma, Q Hou, Z Dong, Y Tian, J Li, X Wan. 2019. Genome-wide analysis of maize GPAT gene family and cytological characterization and breeding application of ZmMs33/ZmGPAT6 gene. Theoretical and Applied Genetics; July 2019, Volume 132, Issue 7, pp 2137–2154

Nội dung của nghiên cứu: Phân tích toàn hệ gen của họ gen GPAT trong cây bắp, xác định tế bào học của ZmMs33/ZmGPAT6 mã hóa protein ER với 4 motifs rất bảo thủ, và khả năng ứng dụng chọn giống bắp ở mức độ phân tử.

GPAT: Glycerol-3-phosphate acyl trans ferase đóng vai trò trung gian trong giai đoạn đầu của sinh tổng hợp glycerolipid, đóng vai trò quan trọng của tăng trưởng và phát triển thực vật. So sánh với các gen GPAT của cây Arabidopsis, hiểu biết của chúng ta về họ gen này trong cây bắp khá hạn chế. Gần đây, gen ZmMs33 đã được xác định, mã hóa protein sn-2 GPAT, điều khiển tính trạng hữu thụ phấn hoa của bắp trong điều kiện phòng thí nghiệm (Xie et al. in Theor Appl Genet 131:1363–1378, 2018). Tuy nhiên, cơ chế  và chức năng hoạt động của gen ZmMs33 vẫn còn chưa rõ ràng. Phân tích GWAS họ gen GPAT trong cây bắp cho thấy có 20 gen GPAT  (ZmGPAT1-20) được chia ra thành 3 “clades” khác nhau giống như cách chia 10 gen GPAT của Arabidopsis. Phân tích sự thể hiện của những gen ZmGPAT trong 6 mô, trong túi phấn vào sáu giai đoạn phát triển cho thấy rằng một vài gen ZmGPATs có thể đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng và phát triển của cây bắp. Theo đó, ZmGPAT6 tương ứng với gen ZmMs33 . Quan sát ở mức độ tế bào cho thấy có đột biến mất chức năng của ZmMs33/ZmGPAT6 dẫn đến hiện tượng thiếu lớp cutin của túi phấn, thoái hóa thành tế bào của túi phấn, tạo hình dạng bất thường của những “Ubisch bodies” và exine, làm cây bắp hoàn toàn bất dục. Protein ZmMs33/ZmGPAT6 định vị tại mạng võng nội thể (endoplasmic reticulum) có 4 motifs amino acid rất bảo thủ, điều này cần cho hoạt động của men acyltransferase, trong kjhi locus ZmMs33/ZmGPAT6 và vùng xung quanh nó vô cùng đa dạng teho sự tiến hóa của loài hòa thảo.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-019-03343-y

Promoter ảnh hưởng đến sự thể hiện enzyme cellulase trong hạt bắp

Các nhà khoa học thuộc Arkansas State University và cộng tác viên đã thực hiện khảo sát trên 3 trong nội nhũ để nghiên cứu sự thể hiện gen mã hóa cellulase. Công trình này được công bố trên tạp chí Transgenic Research. Sự thể hiện của những “recombinant proteins” trong thực vật đã được áp dụng trong phát triển vaccines, dược phẩm và enzyme công nghiệp.

Theo một nghiên  cứu trước đó, các nhà khoa học này đã tạo ra những protein tái tổ hợp như vậy trong hạt bắp chỉ thao tác trong phôi mầm, mà phôi mầm ấy cho thể hiện được gen ngoại lai với một promoter của cây bắp. Kết quả sự thể hiện rất mạnh mẽ, nhưng chỉ có 10-12% mô hạt được sử dụng mà thôi. Muốn gia tăng số lượng của “recombinant protein” để nó được hồi phục từ sinh khối rất đặc biệt ấy, các nhà khoa học này đã tiến hành xét nghiệm 3 promoters trong hạt (2 promoters của lúa và 1  α-zein promoter của bắp) trong 2 vec tơ được thiết kế. Mặc dù promoter của lúa cho số lượng cellulase ôn định hơn, như promoter của bắp vẫn tỏ ra hiệu quả nhất. Kết quả phân tích xác định sự thể hiện này chỉ xảy ra trong nội nhũ. Xem Transgenic Research.

Ospex5 điều tiết sự phát triển hoa lúa

Các nhà khoa học thuộc Nanjing Agricultural University, trung Quốc đã ghi nhận rằng những đột biến của gen OSPEX5, gen mã hóa protein đóng vai trò receptor có thuật ngữ chuyên môn là PTS1 (peroxisomal targeting sequence 1), tạo ra những hoa lúa bất bình thường. Công trình được công bố trên tạp chí New Phytologist Trust. Hoa lúa (spikelet) có cấu trúc sinh dục bậc nhất là cơ sở quyết định năng suất hạt thóc, tuy nhiên, cơ chế phân tử của phát triển hoa lúa vẫn còn chưa được biết rõ. Theo nghiên cứu của Xiaoman You và ctv., người ta phát hiện OSPEX5 có thể kết hợp với OSOPR7, một enzyme cần thiết của jasmonic acid giúp nó vận chuyển đến peroxisome, cơ quan có trong tế bào chất, đóng vai trò quan trọng plays trong sự kiện ô xi hóa (oxidation) các biomolecules. Nghiên cứu cho thấy các đột biến của Ospex5, cây lúa với OsOPR7 bất hoạt được thao tác chỉnh sửa bằng CRISPR-Cas9 cho kết quả hàm lượng jasmonic acids ngoại sinh thấp  và cho các hoa họa dị dạng. Áp dụng jasmonic acid ngoại sinh giúp cho việc chỉnh sửa chính xác hình dạng  hoa lúa. Phát hiện này cho thấy OSPEX5 điều tiết sự phát triển hoa lúa bằng cách tạo ra sự nhập vào từ bên ngoài OsOPR7. Xem New Phytologist Trust.

Thực phẩm  CRISPR tại Costa Rica

Công nghệ chỉnh sử gen thông qua hệ thống CRISPR đã và đang được sử dụng bởi nhiều nhà nghiên cứu để tăng cương các tính trạng cần thiết như năng suất và hàm lượng dinh dưỡng nông sản. Để phân tích phản ứng và thái độ chấp nhận của người tiêu dùng đối với công nghệ chỉnh sửa gen này, các nhà khoa học thược University of Costa Rica đã tiến hành một điều tra có hệ thống. Công trình được công bố trên tạp chí Journal of Plant Biotechnology. Tổng số người trưởng thàng được phỏng vấn là 1.018 tại Costa Rica. Kết quả cho thấy chỉ có 7.4% có nghe về công nghệ CRISPR-Cas9. Tuy nhiên, đa số đều chấp nhận việc sử dụng nông sản thông qua bảo quản tự nhiên (84.5%), xử lý bệnh gia súc (83.0%), cải tiến giống cây trồng (80.9%), và chữa bệnh cho người (80.2%). năm mươi phần trăm đồng ý thực phẩm CRISPR có thể cải tiến được năng suất cho quốc gia họ (66.0%), help the economy (63.7%), và mang đến lợi ích cho mọi người (60.7%), cho môi trường (57.4%). HỌ sẵn sàng chấp nhận tiêu dùng thực phẩm CRISPR nếu phẩm chất dinh dưỡng được cải tiến (70.8%), rẽ hơn thực phẩm truyền thống (61.0%), và nếu sản phẩm này có trên thị trường bản xứ (59.4%).

Xem Journal of Plant Biotechnology.

Kem không sữa bò làm từ nấm men GE được thương mại hóa

Perfect Day, một công ty khởi nghiệp tại Hoa Kỳ, đã phát triển một sản phẩm mới, đó là kem không có sữa động vật. Các nhà sáng lập, Ryan Pandya và Perumal Gandhi, gọi đó là “flora-based ice cream” (kem dựa trên thực vật), bởi vì nó làm từ nấm men đã được thao tác bằng công nghệ di truyền (genetically engineered yeast). Trên các trạng mạng đã đưa tin "perfect ice cream was sold out” (kem đã được bán). Nhà sáng lập cũng là người ăn chay, đều có kiến thức căn bản về y khoa ở lĩnh vực mà các vi sinh vật biến đổi gen được sử dụng để bào chế thuốc. Do đó, họ tự hỏi tại sao chúng ta không áp dụng chúng để làm ra ice cream. Họ tiến hành thao tác di truyền trên nấm mem đề tạo ra protein “casein” và “whey”, cả hai đều là những sản phẩm của sữa bò. Kem làm bằng thực vật (flora-based ice cream) không lá lactose, nhưng dinh dưỡng giống như nhau và mùi vị giống như kem. Họ cũng tạo ra chất béo và đường bằng thực vật (plant-based fats and sugar), nhưng mùi vị vẫn không thể phân biệt được với kem làm từ sữa bò. Xem Perfect Day and Fast Company.