Giống lúa biến đổi gen Bt không ảnh hưởng đến chuồn chuồn cỏ (Green Lacewing)

 Chuồn chuồn cỏ là một họ trong bộ Cánh gân Chrysopidae, Có từ 1.300-2.000 loài, rất phổ biến ở Bắc Mỹ và châu Âu. Đối với nhiều người ở phương Tây, chúng được gọi là "lacewing" (cánh ren hay cánh viền). Trong tiếng Việt, họ này còn được gọi là chuồn chuồn cỏ (tiếng Trung 草蛉 thảo linh) hay còn gọi là bọ mắt vàng. Các nhà khoa học Trung Quốc thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Nông Nghiệp đã thực hiện một nghiên cứu ảnh hưởng của giống lúa biến đổi gen Bt kháng sâu hại nhờ thể hiện của Cry1C protein trên con green lacewing (Chrysoperla sinica) trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy ấu trùng của chuồn chuồn cỏ khi được cho ăn bằng protein Cry1C thuần khiết ở một kịch bản xấu nhất, chúng vẫn không thể hiện bất cứ một phản ứng bất lợi nào so với nghiệm thức cho ăn bằng avidin hoặc potassium arsenate. Con trưởng thành được cho ăn Cry1C cũng cho những thông số về chất lượng sống tương tự với nghiệp thức thức ăn không có Cry1C. Trong tất cả các xét nghiệm sinh học, con chuồn chuồn cỏ biểu hiện được hoạt tính sinh học và tính ổn định về Cry1C protein trong thức ăn và Cry1C protein được hấp thu thông qua xét nghiệm ELISA, thông qua xét nghiệm sinh học với một sâu hại Lepidoptera nhạy cảm với Cry1C. Theo đó, ấu trùng và thành trùng của chuồn chuồn cỏ đều không nhạy cảm với Cry1C protein ngay cả ở liều lượng cao trong điều kiện đồng ruộng tự nhiên. Điều này cho thấy lúa Bt biểu hiện protein Cry1C không tạo ra rủi ro nào cho chuồn chuồn cỏ.

Xem tóm tắt http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2567/abstract.

Phát hiện di truyền đầu tiên về chống chịu của thực vật với dieback (bệnh do  mưa acid, hoặc ô nhiễm kim loại nặng)

Hình: Cây rừng Đan Mạch

Các nhà khoa học thuộc Đại Học York hợp tác với John Innes Centre (Anh Quốc) và nhiều Viện khác nữa đã nghiên cứu về những manh mối đầu tiên có tính chất di truyền học để chúng ta có thể phát triển các giống cây đa niên chống chịu được ash dieback (bệnh do mưa acid hoặc ô nhiễm môi trường bởi kim loại). Dr. Martin Trickfrom JIC đã sử dụng cơ sở dữ liệu của “Genome Analysis Centre” và làm ra bộ catalogue các biến dị di truyền của hầu hết các dòng cây Danish kháng bệnh rất nổi tiếng như Tree 35. Ông còn ghi nhận được làm thế nào các gen như vậy biểu hiện cao. Ông thấy rằng hoạt động của một vài gen dường như có liên kết với tính kháng bệnh. "Chúng tôi đang ở trong giai đoạn có thể nói rằng nếu những gen có tính chất chuyên biệt trong bất cứ một câu nào đó biểu hiện ở một mức độ nhất định, cây ấy dường như ít bị nhiễm với ash dieback," Giáo Sư Ian Bancroft đã nói. "Chúng tôi hi vọng không bao lâu nữa người ta có thể phân lập được các gen ấy”. Nhóm nghiên cứu sẽ xác định các markers nào trở nên phân tử chỉ thị tốt nhất về tính nhiễm bệnh trên ruộng, rồi sẽ bắt đầu trắc nghiệm trên cây đa niên ở Anh Quốc có những biểu hiện di truyền tính kháng.

Xem http://news.jic.ac.uk/2014/03/ash-research-reveals-first-genetic-clues-to-fight-dieback/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+NewsFromTheJohnInnesCentre+%28News+from+the+John+Innes+Centre%29.

QTLs chủ lực làm giảm ảnh hưởng xấu của nhiệt độ nóng đến hàm lượng amylose của hạt lúa, thông qua hiệu quả cắt phân tử RNA thành mRNA

Các nhà khoa học Trung Quốc Hua Zhang và ctv. đã công bố kết quả này trên tạp chí Theor. and Appl. Genetics (2014) 127:273–282. Họ đã tìm thấy 4 QTLs có chức năng duy trì hàm lượng amylose của gạo khi nhiệt độ tăng cao bằng cách tăng cường hoạt động splicing một cách có hiệu quả đối với gen Wx. Hàm lượng amylose được điều khiển bởi gen Wx. Đây là tính trạng chủ đạo quyết định phẩm chất nấu nướng và phẩm chất cơm của giống lúa nào đó. Trong suốt giai đoạn vào chắc của hạt, nhiệt độ nóng của khí quyển có thể làm tổn thương phẩm chất hạt bằng cách làm giảm hoặc một cách có ý nghĩa hàm lượng amylose trong nhiều giống lúa. Các tác giả chứng minh về mặt di truyền học rằng: sự thể hiện gen Wx và hàm lượng amylose ở nhiệt độ nóng, có nhiều QTL đóng vai trò điều hành. Họ đã thực hiện một kỹ thuật được gọi là “genome-wide survey” trên một quần thể con lai CCSLs (chromosome segment substitution lines). Quần thể này mang các đoạn phân tử có trên các nhiễm sắc thể mục tiêu của giống lúa indica chống chịu nóng 9311 lai với giống lúa japonica rất nhạy cảm với nhiệt độ nóng “Nipponbare”. Bốn QTLs đó là qHAC4, qHAC8a, qHAC8b và qHAC10. Chúng có vai trò làm giảm các ảnh hưởng bất lợi đến hàm lượng amylose ở điều kiện nhiệt độ cao. Chúng được xác định nằm trên nhiễm sắc thể số 4, 8, 8 và 10, theo thứ tự. QTL chủ lực qHAC8a, có giá trị LOD cao (6,196), được xây dựng bản đồ vật lý tại một đoạn phân tử ngắn (small chromosome segment: ~300 kb). Quần thể các dòng con lai CSSLs mang những QTL: qHAC8a, qHAC8b và/hoặc qHAC4 từ giống lúa 9311 có hiệu quả “splicing” cao đối với phân tử pre-mRNA của gen Wx. Chúng được xem như có chức năng làm ổn định hàm lượng amylose khi nhiệt độ nóng xảy ra. Do đó, nếu gia tăng được hiệu quả thúc đẩy tiến trình pre-mRNA đối với gen Wx, đây sẽ là một cơ chế điều tiết vô cùng quan trọng duy trì được hàm lượng amylose của giống lúa ở điều kiện nhiệt độ cao. Hơn nữa, đây là kết quả đóng góp về mặt lý thuyết làm cơ sở cho nhà chọn tạo giống lúa chống chịu nóng.

Xem http://link.springer.com/article/10.1007/s00122-013-2216-4

Hình 2.  Bản đồ QTL hàm lượng amylose trong hạt gạo khi phản ứng với nhiệt độ khí quyển nóng (HT).

Hình 2a: Bản đồ QTL hàm lượng amylose trong điều kiện nhiệt độ nóng với kiểu phân tích  Single-QTL. Giá trị LOD có ý nghĩa tại 1.000 vị trí (1,000 permutations) (LOD = 3,79, p = 0,01); mũi tên chỉ ra các vị trí đánh dấu.

Hình 2b: Bản đồ vật lý của những QTLs trong bộ gen cây lúa. Các thanh màu xám biểu hiện cho các “substituted segments” từ giống cho gen kháng và thanh trống biểu hiện cho những đóng góp từ nhiễm sắc thể của giống Nipponbare. Giá trị DD của các dòng CSSL (chromosome segment substitution lines) được xem xét thông qua đánh giá kiểu hình

Giải mã trình tự cây mè (vừng)

Các nhà khoa học Trung Quốc, Đan Mạch và nhiều Viện quốc tế khác đã thành công trong việc giải mã trình tự cây mè (Sesamum indicum L.), một loài cây trồng có hàm lượng dầu đạt chất lượng cao, có những gen mã hóa hàm lượng sesamin. Trong nghiên cứu này, họ đã thực hiện trình tự sơ thảo có chất lượng cao (high quality draft genome) về bộ gen cây mè; cụ thể trên giống mè ‘Zhongzhi No. 13', một giống mè chủ lực của Trung Quốc được trồng hơn 10 năm nay trong sản xuất. Kích thước tổng cộng được nghiên cứu là 337 Mb, với tổng số gen là 27.148. Kết quả sơ khởi này không thấy “Toll/interleukin-1 receptor domain” trong những gen kháng bệnh. Điều này có thể gợi ra cho chúng ta rằng: có một kiểu mẫu mới (new paradigm) giải thích sự tương tác của các gen kháng đối với bệnh trên cây mè. Mè (Sesamum indicum L.) được xem như là cây hoàng hậu cho dầu hạt với chất lượng và số lượng cao; có thể canh tác phổ biến ở các vùng địa lý thuộc nhiệt đới và cận nhiệt đới, cung cấp nguồn năng lượng quan trọng về protein và dầu. Đây là công trình khoa học có sự hợp tác của Viện Nghiên Cứu Cây Có Dầu thuộc Viện Hàn Lâm Nông Nghiệp Trung Quốc, BGI (Viện nghiên cứu genome học của Bắc Kinh), Đại Học Copenhagen, và các Viện nghiên cứu khác đồng tiến hành giải trình tự loài thức hai trong Lamiales sau công trình đã được in ấn đối với genome của Utricularia gibba. Xem kết quả trên tạp chí on-line Genome Biology:

 http://genomebiology.com/2014/15/2/R39/abstract.

Hoặc: http://www.genomics.cn/en/news/show_news?nid=99933

Phương pháp đánh giá có hiệu quả cao bản đồ QTL đối với nấm men Saccharomyces cerevisiae

Stefan Wilkening và ctv. thuộc CHLD Đức, Hoa Kỳ, Luxembourg đã thực hiện một nghiên cứu về phương pháp phân tích QTL trên bộ gen nấm men.Phân tích ở mức độ phân tử các tính trạng số lượng là một thách thức rất lớn và cần thiết để hiểu được những gen kháng bệnh phức tạp. Ngay cả trong các sinh vật mô hình, việc xác định gen này một cách chính xác và những tương tác gen của chúng vẫn còn là đáp án còn bỏ ngõ, bởi vì người ta rất khó thu hẹp khoảng giả định trên bản đồ gen bằng những marker đơn và phát hiện ra các tương tác epistasis hoặc phát hiện ra những loci của tính trạng số lượng. Những khó khăn như vậy được tăng cường bởi các hạn chế về phương pháp bố trí thí nghiệm, thí dụ như số cá thể đưa vào phân tích quá nhỏ hoặc tính chất đa hình của genome bố mẹ trong thí nghiệm không rõ. Các tác giả của nghiên cứu này đã tập trung vào những thách thức ấy bằng cách áp dụng ba phương pháp có hiệu quả cao, độc lập nhau để phân tích bản đồ QTL đối với những phương sai di truyền thông qua 11 kiểu hình của hai chủng nòi (strains) nấm men Saccharomyces cerevisiae có khoảng cách di truyền khá xa nhau, đó là (1) phân tích cá thể >700 dòng phân lý ở giai đoạn phân bào giảm nhiễm (meiotic segregants), (2) phân tích BSA (bulk segregant analysis), và (3) phân tích RHS (reciprocal hemizygosity scanning), đây là phương pháp tiếp cận có thuật ngữ là new genome-wide đã được phát triển. Họ nêu bật các khác biệt trong hiệu quả của từng phương pháp, kết hợp chúng lại, xác định tám gen có phổ đa hình mạnh, các gen này ảnh hưởng đếntám kiểu hình khác nhau: gạng colony, sự kết tụ (flocculation), mức tăng trưởng trên hai nguồn carbon không có tính chất lên men (nonfermentable carbon), và tính kháng đối với hai loại thuốc, kháng với muối, kháng với nhiệt độ cao. Kết quả chứng minh rằng hiệu quả của phân tích con lai đang phân ly (individual segregant analysis) đối với QTL phân tích và đánh giá sự đóng góp có tính thẩm định khá thấp trước đây về tương tác giữa những variants. Họ còn xác định được những yếu tố khác như đột biến và đa bội lệch (aneuploidy) trong phương pháp, cung cấp cho chúng ta những bài học đáng giá để thiết kế kiểu thí nghiệm cho tương lai đối với các tính trạng số lượng vô cùng phức tạp phục vụ nghiên cứu lập bản đồ gen.

Xem http://www.genetics.org/content/196/3/853.abstract?etoc, tạp chí Genetics, tháng Ba 2014, Vol. 196(3): 853-865

Hình 1: Sơ đồ tổng quát về 3 phương pháp xây dựng bản đồ QTL. Dòng bố mẹ là chủng (strain) S96 và SK1. Phương pháp ISA: đánh giá kiểu gen và kiểu hỉnh được hoàn thiện trên con lai đang phân ly (segregants). Phương pháp BSA: một bộ các dòng đang phân ly được nuôi cấy trên môi trường kiểm chứng và môi trường chọn lọc. Chạy trình tự DNA (pooled genomic DNA), mức độ phong phú alen của một bộ các dòng phân lý này được người ta xác định. Phương pháp RHS: thực hiện trên các chủng lai (hybrid strain), những alen được xóa bỏ theo kiểu tuần tự, kết quả trong quần thể lai thuận nghịch (reciprocal hemizygous), chủng lai isogenic chỉ tỏ ra khác biệt nhau bằng một alen đơn mà thôi. Mã vạch DNA phản ánh sự chuyên biệt đối với mỗi gen có thể dùng “pooling” (tạo thành bộ các dòng) và phân tích song song (parallel analysis) đối với giá trị “strainfitness” ở mức độ “genome-wide”. Kết quả trên môi trường nuôi cấy có chọn lọc, những mã vạch này được khuếch đại and lai trong kỹ thuật microarray (hoặc giải trình tự), chúng cho chúng ta một gợi ý (proxy offitness) về việc có thể ước lượng ảnh hưởng của biến dị các alen của mỗi gen liên quan đến kiểu hình mong muốn nào đó.

Thông báo

Hội nghị quốc tế lần thứ 13 về An Toàn Sinh Học của GMO

Sự kiện ISBGMO 13 (13th International Symposium on the Biosafety of Genetically Modified Organisms) xảy ra tại Cape Town International Convention Centre, vào ngày 9-13 tháng Mười Một, năm 2014. Vui lòng truy cập ISBGMO13 website để biết thêm chi tiết

http://isbr.info/ISBGMO13.