Ứng dụng kỹ thuật RNAi trên gen OsBBTI5 điều khiển tính chịu mặn của cây lúa

Nguồn: Zhimin Lin, Xiaoyan Yi, Muhammad Moaaz Ali, Lijuan Zhang, Shaojuan Wang, Shengnan Tian, Faxing Chen. 2024. RNAi-Mediated Suppression of OsBBTI5 Promotes Salt Stress Tolerance in Rice. Int J Mol Sci.; 2024 Jan 20; 25(2):1284. doi: 10.3390/ijms25021284.

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật RNAi can thiệp có chọn lọc sự biểu hiện gen OsBBTI5, với mục tiêu trước mắt là khám phá sự liên quan của nó trong cơ chế phân tử gắn liền với tính trạng chống chịu mặn của cây lúa. gen OsBBTI5, thuộc họ gen có chức năng ứng chế kiểu Bowman-Birk (BBI), được biết như  phản ứng với stress của thực vật. Gen này được dòng hóa thành công từ cây lúa, biểu hiện trong xét nghiệm “transcriptional self-activation” trong nấm men. Kết quả xét nghiệm yeast two-hybrid assay xác định được chức năng gắn kết đaặc biệt với OsAPX2 (gen mã hóa ascorbate peroxidase). Cây lúa chuyển gen được xử lý OsBBTI5-RNAi hiển thị không nhạy cảm với nhiều mức độ của xét nghiệm 24-epibrassinolide trong brassinosteroid sensitivity. Tuy nhiên, chúng biểu thị tính trạng chiều cao và dài rễ đều giảm ở nồng độ cao (10 và 100 µM) hàm lượng GA₃ khi ngâm. Xét nghiệm hoạt tính enzyme cho kết quả tăng lên men peroxidase (POD) và superoxide dismutase (SOD); làm giảm hàm lượng malondialdehyde (MDA) trong điều kiện 40-60 mM NaCl. Phân tích transcriptomic cho thấy có sự điều tiết kiểu “up” tăng đáng kể của các gen có liên quan đến quang hợp ở cây lúa transgenic trong nghiệm thức xử lý mặn so sánh với dạng nguyên thủy (wild type). Đáng chú ý là, nghiên cứu cung cấp cách nhìn nhận mới về chống chịu mặn, gen BBI là một phần của chu trình truyền tín hiệu BR, và OsBBTI5 tăng cường tính chống chịu stress của cây lúa transgenic thông quan tương tác với gen chống chịu mặn OsAPX2.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38279284/

Fine mapping gen Co-18 kháng bệnh thán thư giống bản địa đậu cô ve KRC-5 của Ấn Độ

Nguồn: Irtifa Lateef, Shabnam Katoch, Abhishek Katoch, Anila Badiyal, Anju Pathania, Shiwali Dhiman, Qadrul Nisa,  Adfar Bashir,  Aasiya Nabi,  Naziya Nabi,  Tabia Fayaz,  Gazala Gulzar,  Mehraj D. Shah,  Asif B. Shikari,  Zahoor A. Dar,  Hamidullah Itoo,  Rafiq A. Shah,  Tariq A. Sofi,  Vivek Sharma,   M. K. Sharma,   Rajeev Rathour,  P. N. Sharma &  Bilal A. Padde. 2024. Fine mapping of a new common bean anthracnose resistance gene (Co-18) to the proximal end of Pv10 in Indian landrace KRC-5. Theoretical and Applied Genetics; January 2024; vol.137; article 32

Lập bản đồ và lập bản đồ phân giải cao (fine mapping) của các gen kháng bệnh thán thư trên đậu cô ve (bean anthracnose) là một tiến trình liên tục. Người ta ghi nhận kết quả “fine mapping” của gen kháng bệnh thán thư Co-18 mà gen này là gen kháng thán thư đầu tiên được lập bản đồ di truyền đối với Pv10.

Sự khám phá gen kháng là thành tựu chủ yếu trong nghiên cứu hệ thống phát sinh bệnh thán thư. Trong các giống cô ve bản địa của Ấn Độ, giống KRC-5 biểu hiện mức kháng bệnh cao do nấm Colletotrichum lindemuthianum gây ra thán thư.

Hiện tượng anthracnose trên đậu cô ve.

Để hình thành bản đồ di truyền một cách chính xác của gen kháng bệnh thán thư, người ta sử dụng  quần thể cận gia tái tổ hợp (F_2:9 RIL) của tổ hợp lai KRC-5 × Jawala. Xét nghiệm di truyền  cho thấy giống đậu cô ve KRC-5 mang một gen kháng trội, tạm ký hiệu là Co-18. Người ta đã tìm thấy hai chỉ thị phân tử RAPD liên kết với Co-18 trong 287 RAPD markers. Những RAPD markers này cuối cùng được phát triển thành chỉ thị phân tử SCARs (Sc-OPR15 và Sc-OPF6), nằm kế cận hai đầu của gen Co-18 trên nhiễm sắc thể Pv10 với khoảng cách di truyền là 5,3 và 4,2 cM, theo thứ tự. Ở quãng rộng 4.0–4.1 Mb trên nhiễm sắc thể Pv10, người ta đã tìm thấy một chỉ thị SNP (single-nucleotide polymorphism). Người ta tổng hợp 58 SSRs và 83 InDels từ một nguồn của 135 SSRs và 1134 InDels, theo thứ tự. Năm SSRs, bốn InDels, và hai SCARs được sử dụng để hình thành bản đồ di truyền có độ phân giải cao, mà bản đồ này dẫn đến kết quả xác định hai chỉ thị phân tử SSRs (SSR24 và SSR36) chúng liên kết chặt với gen Co-18. Hai chỉ thị SSRs này nằm cận biên Co-18 tại vùng có lích thước phân tử 178 kb bao gồm 13 gen ứng cử viên, có năm gen NLR (nucleotide-binding and leucine-rich repeat). Những chỉ thị phân tử liên kết chặt SSR24 và SSR36 sẽ được sử dụng trong dòng hóa (cloning) và chồng gen (pyramiding) của gen Co-18 với gen R khác nhằm phát triển giống cô ve kháng bệnh bền vững.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04539-z

Chuyển đoạn và đảo đoạn bộ nhiễm sắc thể “hệ gen” chi Vigna (họ Leguminosae) trong quá trình tiến hóa

Nguồn; Sibelle Dias, Fernanda de Oliveira Bustamante, Lívia do Vale Martins, Victor Alves da Costa, Claudio Montenegro,  Ana Rafaela da Silva Oliveira, Geyse Santos de Lima, Guilherme Tomaz Braz, Jiming Jiang, Antônio Félix da Costa, Ana Maria Benko-Iseppon & Ana Christina Brasileiro-Vidal. 2024. Translocations and inversions: major chromosomal rearrangements during Vigna (Leguminosae) evolution. Theoretical and Applied Genetics; January 2024; Volume 137, Article  29

Đảo đoạn (inversions) và chuyển đoạn (translocations) là sự sắp xếp lại nhiễm sắc thể chủ lực của chi đậu Vigna trong quá trình tiến hóa, đó là Vigna vexillata một trong những loài đa dạng nhất. Việc tái định vị tại tâm động (centromeric repositioning) dường như khá phổ biến trong chi này.

Phương pháp Oligo-FISH (Oligonucleotide-based fluorescence in situ hybridization) cho thấy hệ thống xác định nhiễm sắc thể rất tiềm năng để tìm ra sự tiến hóa ở mức độ nhiễm sắc thể. Muốn biết được “macrosynteny” (tính đồng dạng quy mô lớn), tính đa dạng của nhiễm sắc thể, sự tiến hóa của loài đậu Vigna từ 5 chi phụ (subgenera) của Vigna, người ta tiến hành nghiên cứu bản đồ tế bào học của 8 taxa thông qua phương pháp xác định oligo-FISH-based chromosome. Người ta sử dụng những phân tử thăm dò “oligopainting” từ nhiễm sắc thể 2 và 3 của Phaseolus vulgaris L. và hai “barcode probes” được thiết kế từ hệ gen cây V. unguiculata (L.) Walp. Bên cạnh đó, người ta phân tích “genomic blocks” trong những APK (Ancestral Phaseoleae Karyotype), hai loài phụ V. unguiculata  (V. subg. Vigna), và V. angularis (Willd.) Ohwi & Ohashi (V. subg. Ceratotropis). Người ta ghi nhận bản chất “macrosynteny” trên nhiễm sắc thể 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, và 10 trong nghiên cứu taxa ngoại trừ loài V. vexillata (L.) A. Rich (V. subg. Plectrotropis), theo đó, chỉ có nhiễm sắc thể 4, 7, và 9 được xác định một cách rõ ràng. Sự tương tác (collinearity) bị phá vỡ nằm trên nhiễm sắc thể 2 và 3 được quan sát. Người ta xác định những khác biệt thứ yếu trong hợp hần “painting” trong các “subgenera”, cộng thêm sự đảo đoạn có tính chất “multiple intra” và “interblock”, sự chuyển vị có tính chất “intrachromosomal”. Những sắp xếp lại khác bao gồm một đảo đoạn ở tâm động trên nhiễm sắc thể 4 (V. subg. Vigna), một chuyển vị mang tính chất nghịch đảo giữa nhiễm sắc thể 1 và 5 (V. subg. Ceratotropis), một mất đoạn tại nhiễm sắc thể 11 của V. radiata (L.) Wilczek, cũng như những đảo đoạn có tính chất “multiple intrablock” và sự tái lập vụi trí trên tâm động thông qua sự kiện “genomic blocks”. Kết quả cho phép chúng ta quan sát các thành phần của nhân trong mỗi chi phụ “subgenus”, cho thấy thông tin quan trọng về sự tiến hóa  nhân có tính chất “intrageneric”, gợi ra rằng V. vexillata là loài có nhân đa dạng nhất.

Xem  https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04546-8

Xác định QTLs điều khiển chuỗi acid béo dây rất dài VLCFA qua phương pháp linkage mapping và BSA-seq trong cây đậu phụng

Nguồn: Xiaomeng Xue, Jianguo Li, Jie Wu, Meiling Hu, Nian Liu, Liying Yan, Yuning Chen, Xin Wang, Yanping Kang, Zhihui Wang, Huifang Jiang, Yong Lei, Chunyu Zhang, Boshou Liao & Dongxin Huai. 2024. Identification of QTLs associated with very-long chain fatty acid (VLCFA) content via linkage mapping and BSA-seq in peanut. Theoretical and Applied Genetics; February 2024; vol. 137; article 33

Ba QTLs chủ lực là qA01, qB04.1 và qB05 điều khiển hàm lượng VLCFA và những chỉ thị phân tử chuyên biệt từng alen tương ứng sẽ giúp chúng ta lai tạo giống đậu phụng có VLCFA thấp như mong muốn, và người ta còn dự đoán được một gen ứng viên Arahy.IF1JV3.

Đậu phụng là loài cây cho dầu trên thế giới, nó có hàm lượng cao (20%) của acid béo bảo hòa (SFA) trong hạt. Vì hấp thu SFA cao trong thực phẩm của người nên làm gia tăng rủi ro bệnh tim mạch, việc làm giảm hàm lượng SFA trong đậu phụng là vô cùng bức thiết để cải tiến phẩm chất dinh dưỡng đậu phụng. Một nửa SFAs trong đậu phụng là VLCFA (very long-chain fatty acids), cho nên làm giảm hàm lượng VLCFA là một chiến lược khả thi để làm giảm hàm lượng SFA tổng số. Giống đậu phụng Luoaowan với VLCFA cực thấp (4.80%) được lai với giống Jihua16 (8.00%) để hình thành nên quần thể con lai F_2:4. Ba QTLs chủ lực bao gồm qA01, qB04.1 và qB05 điều khiển hàm lượng VLCFA được tìm thấy với 4.43 ~ 14.32% biến thiên kiểu hình được giải thích thông qua kết quả “linkage mapping” (bản đồ di truyền liên kết). Do đó, ba vùng trên genome định vị ở nhiễm sắc thể B03, B04 và B05 d09u7o5c người ta phân lập thông qua phương pháp “BSA-seq”. Hai quãng phân tử đồng vị trí trên nhiễm sắc thể B04 (100.10 ~ 103.97 Mb) và B05 (6.39 ~ 10.90 Mb) được xác định. Với những chỉ thị phân tử được phát triển trên cơ sở biến thể SNP/InDel tại qA01 giữa hai bố mẹ, quãng còn lại được thu gọn còn 103.58 ~ 111.14 Mb. Gen ứng cử viên Arahy.IF1JV3 mã hóa β-ketoacyl-CoA synthase được tìm thấy tại qA01, và mức độ biểu hiện của nó trong giống đậu phụng Luoaowan thấp hơn có ý nghĩa so với giống Jihua16. Chỉ thị có tính chuyê biệt với alen đánh dấu qA01, qB04.1 và qB05 được phát triển và được minh chứng rõ trong quần thể F₄, một dòng ưu việt có oleic cao, VLCFA thấp (5.05%) SFA thấp (11.48%) đã được tuyển chọn. Nghiên cứu này lần đầu tiên đã xác định tính chất di truyền của hàm lượng VLCFA, hình thành chiến lược chọn giống nhờ chỉ thị phân tử đối với tính trạng VLCFA thấp, cung cấp một phương pháp hiệu quả làm giảm hàm lượng SFA của đậu phụng.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04547-7