Di truyền tính trạng chống chịu thiếu lân của cây lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn: Dinh Thi Lam. 2021. Studies on wild genetic resources to improve phosphorus deficiency tolerance in rice (Oryza sativa L.). PhD Thesis Abstract. The United Graduate School of Agricultural Sciences - Iwate University, JAPAN. IAS English News (iasvn.org)

Lúa hoang, chi Oryza là nguồn cung cấp gen cho trong chương trình cải tiến giống lúa vì tính đa dạng di truyền cao của các loài hoang dại. Ở đây, nhóm tác giả nghiên cứu biến dị di truyền của hệ gen chloroplast (maternal lineage) trong quần thể lúa hoang Oryza rufipogon được thu thập ở ĐBSCL; sử dụng 8 chỉ thị phân tử cpINDELs. Trong 166 mẫu giống lúa hoang ở ĐBSCL có tất cả 10 plastid types, mang 5 dạng hình độc đáo và khác biệt hẳn với mẫu đối chứng trong ngân hàng gen. Thực hiện “re-sequencing” hệ gen ty thể bộ thu nhận kết quả hai markers mất hoặc bị khuyết, mà kết quả được minh chứng bằng điện di PCR. Sản phẩm PCR của gen orf153 và vùng trình tự “upstream” được sử dụng làm phân tử thăm dò (probes), xác định mất đoạn bằng chạy Southern blot. Hai deletions này đều hiện diện trong cùng một nền di truyền tế bào chất (single maternal lineage). Đa dạng di truyền và quan hệ di truyền huyết thống được đánh giá thông qua 20 chỉ thị SSR cho kết quả: quần thể lúa hoang của Đồng Tháp Mười đạt giá trị cao nhất, He=0.659; quần thể lúa hoang vùng tây Sông hậu thành phố Cần Thơ đạt giá trị thấp nhất, He=0.300. Do đó, mẫu lúa hoang Đồng Tháp Mười được sử dụng để nghiên cứu. Phân tích di truyền tính trạng chống chịu thiếu lân trên đất phèn từ Oryza rufipogon (Acc. 106412, Tràm Chim), thông qua dòng dẫn xuất của nó là AS996. Giống tái tục làm mẹ là IR64. Quần thể con lai F₂ và quần thể con lai hồi giao được sử dụng làm bản đồ liên kết. Tổng số 391 dòng con lai của tổ hợp lai IR64 x AS996 được thanh lọc chống chịu lân trong môi trường dinh dưỡng Yoshida. Nghiệm thức thiếu lân (0.5 mg P₂O₅ / L) và đủ lân (10.0 mg P₂O₅ /L).  Muốn nghiên cứu sự hiện hữu của gen PSTOL1, người ta sử dụng 5 cặp mồi phủ trên vùng gen đích 975 bp (CDS region). Kết quả đánh giá kiểu hình, giống lúa AS996 có số chồi cao hơn giống lúa IR64 trong nghiệm thức thiếu lân. Hàm lượng P trong rễ, thân, lá trên thân chồi chính và lá trên cùng được đo vào lúc lúa đẻ nhánh và lúa thu hoạch. So sánh chuỗi trình tự với hệ trình tự tham chiếu (sequence alignment), chạy phân tích RNA-seq và điện di PCR xác minh được sự hiện diện của PSTOL1 trong AS996, IR64, Oryza rufipogon (Acc. 106412). Tất cả được thực hiện nhờ công cụ “CLC Genomics Workbench”. Trình tự gen Pup của giống lúa Kasalath được sử dụng làm trình tự tham chiếu để phát hiện ra  các chỉ thị SNPs liên quan đến gen PSTOL1. Các gen DEGs biểu hiện cùng profile như nhau với nghiệm thức thiếu lân và đủ lân của AS996 và IR64, được người ta phân lập ra thành các gen có tính chất độc lập với P. Tổng cộnng 276 DEGs có trong chồi thân và 184 DEGs có trong rễ lúa được xác định sau khi sàng lọc DEGs và các gen có tính chất “P-independent”. Kết quả dự đoán được những đọn phân tử du nhập từ lúa hoang vào lúa trồng bằng chạy NGS (next generation sequencing). Kết quả khẳng định tần suất chỉ thị SNPs của AS996 cao hơn rất nhiều so với IR64. Những đoạn phân tử lớn được tìm thấy trên nhiễm sắc thể 4, nhiều hơn ở giống lúa AS996 so với giống IR64. Những vùng phân tử ứng cử viên khác cũng được quan sát; ví dụ đoạn 9.5-10.13 Mb trên nst 2; 6.16-6.2 Mb và 24.1-24.7 Mb trên nst 5. Từ nhiễm sắc thể 7  đến nst 12, có 2 đoạn phân tử ứng cử viên được tìm thấy  21.74-21.80 Mb trên nst 11 và đoạn  22.24-13-39 trên nst 12.

Tính trạng chống chịu thiếu lân của AS996 bên cạnh hiệu quả sử dụng lân cao sẽ đáp ứng được yêu cầu chọn tạo giống lúa cao sản trong điều kiện phân lân được bón vào hạn chế và hiệu quả nhả lân trong đất acid khá thấp.

Xem http://iasvn.org/en/chuyen-muc/DINH-THI-LAM.-2021.-Studies-on-wild-genetic-resources-to-improve-phosphorus-deficiency-tolerance-in-rice-(Oryza-sativa-L.).-11365.html

Tổng quan di truyền và chọn tạo giống sắn gần đây

Nguồn: Assefa B Amelework, Michael W Bairu. 2022. Advances in Genetic Analysis and Breeding of Cassava ( Manihot esculenta Crantz): A Review. Plants (Basel); 2022 Jun 20;11(12):1617.  doi: 10.3390/plants11121617.

Sắn (Manihot esculenta Crantz) là loài cây lương thực thực xếp hạng 6 trên thế giới và được tiêu thụ bởi 800 triệu người. Tại châu Phi, sắn là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây bắp. Châu Phi tiêu thụ sắn lớn nhứt thế giới. Mặc dù sắn không phải loài cây trồng số một của Nam Phi, nhưng nó đang trở thành cây trồng phổ thông nhất trong những nông trại ở vùng không quá lạnh, bởi vì bản chất thích nghi tốt với khí hậu của nó. Người ra rất cần thiết lập một chương trình mang tính chất đa ngành trong nghiên cứu nó tại Agricultural Research Council của Nam Phi. Mục tiêu của bài tổng quan này là ghi lại những tiến bộ trong ngành chọn giống và di truyền cây sắn. Tổng quan tóm lược thành tựu nghiên cứu sắn trên toàn thế giới và thảo luận những tìm kiếm trong nghiên cứu đối với năng suất, phẩm chất, khả năng thích nghi của những tính trạng cây sắn. Người ta thảo luận các hạn chế và triển vọng của chương trình R&D của cây sắn đối với sự phát triển công nghiệp sắn tại Nam Phi.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35736768/

Yếu tố phiên mã bZIP68 và tính chống chịu lạnh của cây bắp

Nguồn; Li Z, Fu D, Wang X, Zeng R, Zhang X, Tian J, Zhang S, Yang X, Tian F, Lai J, Shi Y, Yang S. 2022. The transcription factor bZIP68 negatively regulates cold tolerance in maize. Plant Cell; 2022 Jul 30; 34(8):2833-2851.

Bắp (Zea mays) có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới, cho nên nó rất nhạy cảm với nhiệt độ lạnh, một đe dọa chủ yếu cho ngành trồng bắp. Sự hiểu biết của chúng ta về sinh học phân tử của tính chống chịu lạnh trong cây bắp hiện rất hạn chế. Ở đây, tác giả phân lập được bZIP68, một yếu tố phiên mã (TF) có tính chất leucine zipper (bZIP), có vai trò như một regulator tiêu cực đối với chống chịu lạnh của cây bắp. Phân tích hệ thống transcriptome cho thấy  bZIP68 ức chế sự biểu hiện mang tính chất kích hoạt bởi nhiệt độ lạnh của gen mã hóa DREB1 (transcription factor). Tính chất ổn định và hoạt tính phiên mã của bZIP68 bị kiểm soát bởi hiện tương phosphoryl hóa của nó tại phân tử Ser250 residue có tính bảo thủ trong điều kiện bị stress lạnh. Hơn nữa, tác giả chứng minh rằng locus bZIP68 là một đích của chọn lọc trong suốt thời kỳ đầu tiên “thuần hóa” bắp hoang dại thành bắp trồng trọt. Một đa hình có tính chất InDEl 358-bp (gọi là Indel-972) tại promoter của gen bZIP68 có ảnh hưởng đáng kể đối với sự biểu hiện có tính chất đặc thù (differential expression) của gen bZIP68 giữa giống bắp trồng và giống bắp tổ tiên hoang dã của nó (wild ancestor teosinte). Nghiên cứu này giải thích được biến thể mang tính chất cis-regulatory rất tiến hóa, mà điều ấy có thể được áp dụng để cải tiến giống bắp chống chịu lạnh.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35543494/

Yếu tố phiên mã NAC17 của cây lúa và sự tích tụ lignin, chống chịu lạnh

Se Eun Jung, Tae Hwan Kim, Jae Sung Shim, Seung Woon Bang, Ho Bin Yoon, Shin Hee Oh, Youn Shic Kim, Se-Jun Oh, Jun Sung Seo, Ju-Kon Kim. Rice NAC17 transcription factor enhances drought tolerance by modulating lignin accumulation. Plant Science; Available online 30 July 2022, 111404

Thực vật đã và đang phát triển một hệ thống để thích nghi với stress khô hạn, nó được khởi động bởi các hệ thống truyền tín hiệu mang tính chất bản năng, bao gồm điều hòa chức năng phiên mã. Ở đây, tác giả phân lập đượcchức năng của gen OsNAC17, một thành viên của họ TF (yếu tố phiên mã) có tên là NAC (NAM, ATAF, và CUC2), trong cơ chế chống chịu hạn. OsNAC17 định vị trong nhân tế bào, biểu hiện rất đáng kể khi bị kích hoạt trong nghiệm thức xử lý khô hạn. Xét nghiệm có tính chất transactivation trên nấm men (yeast) cho thấy OsNAC17 là một activator trong phiên mã, mang một domain rất tích cực hoạt động tại đầu C. Sự biểu hiện mạnh mẽ (OsNAC17^OX) trong cây transgenic biểu hiện chống chịu được khô hạn, và khi knock-out (OsNAC17^KO) cây biểu hiện kiểu hình nhạy cảm với khô hạn so sánh với cây non-transgenic. Những nghiên cứu sâu hơn cho thấy OsNAC17 điều tiết một cách tích cực các gen có chức năng sinh tổng hợp lignin  và làm tăng cường sự tích tụ lignin trong lá lúa và trong rễ lúa. Kết hợp lại, nhiên cứu cho thấy gen OsNAC17 đóng góp vào kết quả chống chịu khô hạn thông qua sinh tổng hợp lignin của cây lúa.

Xem https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168945222002291#!