Biểu hiện mạnh mẽ protein aquarin giúp đậu nành chuyển gen chống chịu mặn

Nguồn: Feiwu Li, Hejia Ni, Wei Yan, Yanbo Xie, Xiaodan Liu, Xichang Tan, Ling Zhang & Shi-Hong Zhang. 2021. Overexpression of an aquaporin protein from Aspergillus glaucus confers salt tolerance in transgenic soybean. Transgenic Research (2021); published on line August 30 2021.

Nấm Aspergilus glaucus.

Stress mặn là yếu tố phi sinh học quan trọng làm thiệt hại nặng nề năng suất và phẩm chất đậu nành. Do đó, Nguồn vật liệu bố mẹ cung cấp gen chống chịu mặn của đậu nành được phát triển thông qua công nghệ di turyền trở thành chiến lược quan trọng. Nấm Aspergillus glaucus, một loài nấm halophilic biểu hiện tính chống chịu mặn đáng kể, vi nấm mang gen AgGlpF. Trong nghiên cứu này, người ta sử dụng phương pháp chuyển nạp gen qua trục mang lá mầm (cotyledonary node) để du nhập gen AgGlpF vào hệ gen giống đậu nành Williams 82, để phát sinh ra cây đậu nành transgenic chống chịu mặn. Xét nghiệm Southern blot, ddPCR, và RT-PCR cho thấy gen AgGlpF được hợp nhất thành công vào hệ gen cây đậu nành và biểu hiện gen ổn định. Khi xử lý stress mặn thông quan nghiệm thức 250 mM NaCl trong 3 ngày, cây đậu nành transgenic biểu hiện tính chống chịu mặn có ý nghĩa thống kê so với cây đối chứng (wild-type), với triệu chứng héo khô lá và rụng lá sau 9 ngày. Kết quả cho thấy chuyển nạp gen AgGlpF vào hệ gen cây đậu nành tạo ra cây transgenic cải tiến đánh kể tính trạng chống chịu mặn của đậu nành.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s11248-021-00280-9

GWAS phân tích đa dạng hàm lượng khoáng chất trong hạt đậu cô ve

Nguồn: Jessica Delfini, Vânia Moda-Cirino, José dos Santos Neto, Douglas Mariani Zeffa, Alison Fernando Nogueira, Luriam Aparecida Brandão Ribeiro, Paulo Maurício Ruas, Paul Gepts & Leandro Simões Azeredo Gonçalves. 2021. Genome-wide association study for grain mineral content in a Brazilian common bean diversity panel. Theoretical and Applied Genetics September 2021; vol. 134: 2795–2811

Phaseolus vulgaris.

QTNs liên quan đến hàm lượng của chín khoáng chất có trong hạt đậu cô ve được người ta phân lập trong thí nghiệm này. Sự tập hợp của những alen cần thiết gắn liền với sự gia tăng dần lên khoáng chất trong hạt đậu. Biofortification (chữa bệnh bằng thực phẩm) là chiến lược khắc phục vấn đề khiếm dưỡng ở những nước đang phát triển, mục đích là nhắm tới cải tiến hàm lượng dinh dưỡng trong hạt cây trồng. Đậu cô ve (Phaseolus vulgaris L.), một thực phẩm chính của nhiều nước Á châu, Phi châu, Mỹ La tinh, là vật liệu cung cấp dinh dưỡng tuyệt vời. Nó được xem là ứng cử viên nặng ký cho chiến lược biofortification. Mục tiêu nghiên cứu nhằmxác định những vùng đích trong hệ gen liên quan đến hàm lượng dinh dưỡng của hạt đậu cô ve. Người ta sử dụng 178 mẫu giống thuộc tập đoàn giống đậu cô ve Mesoamerican thuộc BDP (Brazilian Diversity Panel) và 25.011 chỉ thị phân tử SNPs chất lượng cao. Tập đoàn giống cô ve BDP được đánh giá kiểu hình tại 3 môi trường khác nhau đối với 9 khoáng chất (phosphorus, potassium, calcium, magnesium, copper, manganese, sulfur, zinc, và sắt), áp dụng bốn phương pháp genome-wide association multi-locus. Để có kết quả chính xác khoa học, chỉ có những QTNs (quantitative trait nucleotides) biểu hiện bản chất lập lại (repeatability) mới được xem xét (có nghĩa là có ít nhất 2 lần tìm thấy với những phương pháp khác nhau tại những địa điểm khác nhau). Bốn mươi tám QTNs được tìm thấy liên quan đến 9 khoáng chất, biểu hiện khả năng lập lại và được xem là đáng tin cậy. Những QTNs có tính chất đa tính trạng (pleiotropic QTNs) và những vùng trên hệ gen chồng lấp nhau xung quan QTNs này được phân lập, chứng minh khả năng kết hợpgiữa những cơ chế có thuật ngữ “deposition mechanisms” của những dưỡng chất trong hạt cô ve. Sự tích tụ các alen trong cùng mẫu giống được xem xém: càng tích tụ nhiều alen, càng gia tăng dần dần hàm lượng dinh dưỡng trong hạt. Tập đoàn giống đậu cô ve BDP là nguồn vật liệu bố mẹ cực kỳ quan trọng qua kết quả phân tích này (GWAS). Sự tìm kiếm những phương pháp phân tích và ngoại cảnh khác nhau chỉ ra được mức độ tin cậy của những chỉ thị phân tử liên kết với tình trạng khoáng chất. Các loci này được phân lập sẽ đóng góp đáng kể cho mục tiêu cải tiến giống đậu cô ve Mesoamerican, đặc biệt là carioca và black beans, nhóm giống chủ lực được tiêu dùng tại Brazil.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03859-2

Cơ chế truyền tín hiệu abscisic acid và đóng mở khí khổng

Nguồn: PK Hsu, G Dubeaux, YTakahashi, JI Schroeder. 2021. Signaling mechanisms in abscisic acid-mediated stomatal closure. Plant Journal; 2021 Jan; 105(2):307-321.  

Chất điều hòa tăng trưởng thực vật abscisic acid (ABA) đóng vai trò trung tâm trong điều tiết sự chuyển động của khí khổng khi cây bị thiếu nước. Việc xác định ABA receptors và ABA signaling core bao gồm PYR/PYL/RCAR ABA receptors, PP2C protein phosphatases và SnRK2 protein kinases dẫn dắt kết quả nghiên cứu này thành những kiến thức cập nhật về cơ chế phân tử trên cơ sở điều tiết ABA kích thích sự đóng lại khí khổng ở thập niên trước. Bài tổng quan này tập trung những tiến bộ gần đây làm rõ hơn những cơ chế thường gặp của hiện tượng truyền tín hiệu ABA và tầm quan trọng về sinh lý học của truyền tín hiệu ABA trong đóng mở khí khổng bởi CO₂, như một luận điểm khoa học tại đây sự thiếu áp suất hơn nước (vapor-pressure deficit). Hơn nữa, những tiến bộ trong tìm hiểu sự tương tác giữa ABA và chu trình tín hiệu khí khổng khác cũng được tổng hợp đầy đủ trong review này. Những nghiên cứu gần đây xemxét cách thức sử dụng cơ chế truyền tín hiệu ABA trong thao tác xử lý vận động khí khổng và làm tăng tính trạng chống chịu khô hạn, chịu thiếu nước của cây.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33145840/

Mô phỏng sự truyền tín hiệu abscisic acid (ABA) và cơ chế điều tiết đóng mở khí khổng.

Chỉnh sửa gen cà chua, thuận lợi và khó khăn

Nguồn: Xuehan Xia, Xinhua Cheng, Rui Li, Juanni Yao, Zhengguo Li & Yulin Cheng. 2021. Advances in application of genome editing in tomato and recent development of genome editing technology. Theoretical and Applied Genetics Seotember 2021; vol. 134: 2727–2747

Chỉnh sửa hệ gen, một công nghệ có tính chất cách mạng trong sinh học phân tử, đặc trưng là hệ thống CRISPR/Cas9, đã và đang được áp dụng rộng rãi trong cây trồng để định tính chức năng gen và cải thiện giống cây trồng. Cà chua, đóng vai cây mô hình tuyệt vời trong nghiên cứu sinh học cây hàng niên có quả và cây có giá trị dinh dưỡng đáng kể cho thực phẩm nhân loại, cà chua là một trong những loài cây trồng quan trọng nhất được áp dụng công nghệ chỉnh sửa hệ gen. Sử dụng hệ thống CRISPR/Cas9 tạo đột biến có chủ đích, sự tái đánh giá  các gen của cà chua rất cần thiết cho những tóm tắt hiện tượng chín quả mà nhiều đặc điểm của chín quả nên được xem xét cẩn thận. Chỉnh sửa gen đã và đang được áp dụng cho cải tiến giống cà chua đối với năng suất quả tươi và chất lượng quả, làm tăng tính chống chịu stress, thúc đẩy cà chua hoang dại được thuần hóa, và gần đây làm thích nghi giống cà chua phục vụ nông nghiệp đô thị. Thêm vào đó, chỉnh sửa hệ gen luôn cách tân không ngừng, nhiều hệ thống chỉnh sửa hệ gen mới ví dụ như recent prime editing, một đột phá làm chích xác hơn thao tác chỉnh sửa gen, đang được áp dụng cho thực vật. Tổng quan này nhấn mạnh những thành tự trong áp dụng genome editing cây cà chua và sự phát triển gần đây của công nghệ genome editing, soi sáng hơn trong nghiên cứu cây trồng và chính xác hóa nghề cải tiến giống. Tất cả đều được thảo luận trong bài tổng quan.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03874-3

Áp dụng chỉnh sửa hệ gen cây cà chua để tạo ra giống mới.