Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

 

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Thiết lập chuỗi giá trị nông sản thông minh và an toàn tại Việt Nam Cà chua bi

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  23
 Số lượt truy cập :  36833247
Thực vật tiến hóa đa dạng để bỏ qua các chỉ dẫn di truyền
Thứ tư, 05-02-2025 | 08:01:07

Các nhà sinh vật học tại Đại học Washington ở St. Louis đã phát hiện ra nguồn gốc của một sự trùng lặp kỳ lạ cung cấp cho thực vật nhiều cách để ghi đè các chỉ dẫn được mã hóa vào DNA của chúng. Nghiên cứu này có thể giúp các nhà khoa học khai thác các hệ thống hiện có của thực vật để ưu tiên các đặc điểm giúp thực vật có khả năng phục hồi tốt hơn trước những thay đổi của môi trường, như căng thẳng do nhiệt độ cao hoặc hạn hán.

 

Xuehua Zhong nghiên cứu các chiến lược tiến hóa mà thực vật sử dụng để phát triển mạnh và tồn tại. Cô thường xuyên nghiên cứu Arabidopsis thaliana, hay còn gọi là cải xoong thale.

 

Nghiên cứu do Xuehua Zhong, giáo sư sinh học tại khoa Nghệ thuật & Khoa học, dẫn đầu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

 

Nghiên cứu mới của Zhong tập trung vào quá trình metyl hóa DNA, một quá trình sinh học bình thường trong các tế bào sống, trong đó các nhóm hóa chất nhỏ gọi là nhóm metyl được thêm vào DNA. Hoạt động này kiểm soát các gen được bật và tắt, từ đó ảnh hưởng đến các đặc điểm khác nhau – bao gồm cách các sinh vật phản ứng với môi trường của chúng.

 

Một phần của công việc này liên quan đến việc làm im lặng hoặc tắt một số đoạn DNA nhất định di chuyển trong bộ gen của sinh vật. Những gen nhảy này, hay còn gọi là transposon, có thể gây ra thiệt hại nếu không được kiểm soát. Toàn bộ quá trình được điều chỉnh bởi các enzyme, nhưng động vật có vú và thực vật đã phát triển các enzyme khác nhau để thêm các nhóm metyl.

 

"Động vật có vú chỉ có hai enzyme chính thêm các nhóm metyl trong một bối cảnh DNA, nhưng thực vật thực sự có nhiều enzyme thực hiện điều đó trong ba bối cảnh DNA", Zhong, giáo sư danh dự của Khoa và giám đốc chương trình khoa học sinh học thực vật và vi sinh vật tại WashU, cho biết: "Đây là trọng tâm của nghiên cứu của chúng tôi. Câu hỏi đặt ra là – tại sao thực vật lại cần thêm các enzyme metyl hóa".

 

Nhìn về phía trước, nghiên cứu của Zhong có thể mở đường cho những đổi mới trong nông nghiệp bằng cách cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng. "Một số gen hoặc tổ hợp gen nhất định đang góp phần tạo nên một số đặc điểm hoặc tính trạng nhất định", Zhong giải thích. "Nếu chúng ta tìm ra chính xác cách chúng được điều chỉnh, thì chúng ta có thể tìm ra cách đổi mới công nghệ cải tiến cây trồng của mình".

 

Một nhà nghiên cứu của WashU thụ phấn bằng tay cho Arabidopsis. Nguồn: Joe Angeles/WashU.

 

Tiến hóa các chức năng khác nhau

 

Nghiên cứu mới tập trung vào hai loại enzyme đặc biệt có trong thực vật: CMT3 và CMT2. Cả hai loại enzyme đều có chức năng thêm nhóm methyl vào DNA, nhưng CMT3 chuyên về các phần DNA được gọi là trình tự CHG, trong khi CMT2 chuyên về các phần khác nhau được gọi là trình tự CHH. Mặc dù có sự khác biệt về chức năng, cả hai loại enzyme đều là một phần của cùng một họ chromomethylase (CMT), tiến hóa thông qua các sự kiện nhân đôi cung cấp cho thực vật các bản sao thông tin di truyền bổ sung.

 

Sử dụng cây mô hình phổ biến Arabidopsis thaliana hoặc cải xoong thale, Zhong và nhóm của cô đã nghiên cứu cách các enzyme nhân đôi này tiến hóa các chức năng khác nhau theo thời gian. Họ phát hiện ra rằng theo dòng thời gian tiến hóa, CMT2 đã mất khả năng methyl hóa các trình tự CHG. Nguyên nhân là do nó thiếu một loại axit amin quan trọng gọi là arginine.

 

“Arginine đặc biệt vì nó có điện tích”, Jia Gwee, một nghiên cứu sinh ngành sinh học và là đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết. “Trong tế bào, nó tích điện dương và do đó có thể hình thành liên kết hydro hoặc các tương tác hóa học khác, ví dụ, DNA tích điện âm”.

 

Tuy nhiên, CMT2 có một loại axit amin khác – valine. “Valine không tích điện, vì vậy nó không thể nhận ra bối cảnh CHG như CMT3. Đó là điều chúng tôi cho rằng góp phần tạo nên sự khác biệt giữa hai loại enzyme này”, Gwee, người chiến thắng Giải thưởng của Hiệu trưởng về Nghiên cứu Xuất sắc sau đại học về Nghệ thuật & Khoa học, cho biết.

 

Để xác nhận sự thay đổi tiến hóa này, phòng thí nghiệm Zhong đã sử dụng một đột biến để chuyển arginine trở lại CMT2. Đúng như họ mong đợi, CMT2 có thể thực hiện cả quá trình metyl hóa CHG và CHH. Điều này cho thấy rằng CMT2 ban đầu là bản sao của CMT3, một hệ thống dự phòng giúp giảm tải khi DNA trở nên phức tạp hơn. “Nhưng thay vì chỉ sao chép chức năng ban đầu, nó đã phát triển một thứ gì đó mới”, Zhong giải thích.

 

Nghiên cứu này cũng cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc độc đáo của CMT2. Enzym này dài, có đầu N linh hoạt, kiểm soát độ ổn định của protein. Zhong cho biết: “Đây là một trong những cách thực vật tiến hóa để ổn định bộ gen và chống lại các căng thẳng về môi trường”. Đặc điểm này có thể giải thích tại sao CMT2 tiến hóa ở thực vật phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau trên khắp thế giới.

 

Phần lớn dữ liệu cho nghiên cứu này đến từ Dự án 1001 Genomes, nhằm mục đích khám phá sự biến đổi trình tự toàn bộ bộ gen ở các chủng A. thaliana trên toàn cầu.

 

Zhong cho biết: “Chúng tôi đang vượt ra ngoài các điều kiện phòng thí nghiệm. Chúng tôi đang xem xét tất cả các mẫu hoang dã ở thực vật bằng cách sử dụng bộ dữ liệu lớn hơn này”. Bà tin rằng một phần lý do khiến A. thaliana tiến hóa để phát triển mạnh bất chấp các căng thẳng về môi trường là do sự đa dạng hóa diễn ra trong quá trình methyl hóa, bao gồm cả những transposon nhảy: “Một bước nhảy có thể giúp các loài đối phó với các điều kiện môi trường khắc nghiệt”.

 

Võ Như Cầm theo Đại học Washington.

 

Trở lại      In      Số lần xem: 193

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Tuần tin khoa học 492 (15-21/08/2016)
  • Sử dụng cây che phủ để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi đất canh tác
  • Hấp thu không khí, tạo ra năng lượng
  • Tác động của pH đến năng suất, sự phát triển rễ và hấp thụ dinh dưỡng của cây hồ tiêu (Piper nigrum L.)
  • Sâu bệnh hại ngô chịu ảnh hưởng của khí hậu
  • Phản ứng với stress mặn của lúa (Oryza sativa L.) với sự đa dạng ở giai đoạn lúa trổ đến thu hoạch
  • Ảnh hưởng của ba khoảng cách hàng trên các đặc tính nông học và năng suất của năm giống đậu nành [Glycine max (L.) MERR.] vụ xuân hè 2015 tại tỉnh Vĩnh Long
  • Các phân tử nhỏ giúp tạo ra ngũ cốc thông minh hơn
  • Đánh giá tính thích nghi và ổn định của các dòng/giống Lúa thơm triển vọng ở đồng bằng sông Cửu Long
  • Giải trình hệ gien của bệnh nấm có thể giúp ngăn chặn bệnh hại chuối
  • Eiei-omics: những khám phá mới về di truyền cây ngô có thể giúp gia tăng năng suất cây trồng bền vững
  • Công cụ phân cắt DNA mới mang lại triển vọng đầy hứa hẹn cho công nghệ sinh học
  • Một gen tương đồng của cây lúa đối với gen của cây arabidopsis “agd2-like defense1” đóng góp vào tính kháng bệnh đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzae
  • Mở khóa cơ sở di truyền của quá trình tiến hóa thích nghi: nghiên cứu tiết lộ sự sắp xếp lại nhiễm sắc thể phức tạp ở một loài côn trùng que
  • Tuần tin khoa học 940 (05-11/05/2025)
  • Xử lý bùn thải sinh học bằng giun Quế tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ
  • Đồng phân LuxR ký gửi trên cây populus deltoides, kích hoạt sự thể hiện gen đáp ứng với tín hiệu thực vật hoặc những peptides đặc biệt
  • Cây lúa có hiệu quả sử dụng nitơ tốt hơn
  • Khám phá thêm những bí mật về loài hoa hướng dương
  • Nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm từ nấm Lecanicillium spp, để diệt rệp muội (Aphidae) gây hại cây trồng
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD