Hiệu quả chọn lọc GA% giống lúa chịu mặn

Nguồn: Apurva Khanna, Mahender Anumalla, Joie Ramos, Ma Teresa Sta. Cruz, Margaret Catolos, Andres Godwin Sajise, Glenn Gregorio, Shalabh Dixit, Jauhar Ali, Md. Rafiqul Islam, Vikas Kumar Singh, Md. Akhlasur Rahman, Hasina Khatun, Daniel Joseph Pisano, Sankalp Bhosale & Waseem Hussain. 2024. Genetic gains in IRRI’s rice salinity breeding and elite panel development as a future breeding resource. Theoretical and Applied Genetics; vol. 137; article 37

Ước đoán giá trị hiệu quả chọn lọc (genetic gains) và xây dựng hệ thống chọn giống lúa ưu việt chịu mặn trong tương lai, mở đường chophát triển giống lúa cao sản chịu mặn với hiệu quả chọn lọc GA% cao.

GA% là thông số cần thiể để kiểm tra mức độ thành công của chương trình lai tạo giống và giúp cho nhà chọn giống tối ưu hóa chương trình cải tiến giống có GA% cao. Muốn dự đoán được giá trị GA% trong chương trình chọn tạo giống lúa chịu mặn tại IRRI và xác định được dòng lúa tốt nhất trên cơ sở năng suất hạt (kg/ha), người ta tiến hành phân tích cơ sở dữ liệu lịch sử từ những khảo nghiệm tại IRRI, Philippines và Bangladesh. Hai phương pháp theo mô phỏng toán “two-stage mixed-model” xem xét các yếu tố trong bố trí thí nghiệm và một ma trận tập họp biến số tương tác được thiết lập trong mô phỏng để có được giá trị chọn lọc về năng suất hạt và hiệu quả được xu hướng di truyền (genetic trends). Xu hướng di truyền dương tính đạt 0.1% mỗi năm  với năng suất là 1.52 kg/ha được ghi nhận tại IRRI, Philippines. Tại Bangladesh, người ta ghi nhận GA% là 0.31% / năm với hiệu quả năng suất (yield advantage) là 14.02 kg/ha. Trong các giống lúa được chấp nhận phát triển trong sản xuất, GA% đạt 0.12% / năm và hiệu quả năng suất là 2.2 kg/ha/năm tại IRRI, Philippines. Theo cơ sở dữ liệu của Bangladesh, GA% đạt 0.14% / năm với hiệu quả năng suất 5.9 kg/ha/năm trong cơ sở dữ liệu giống lúa được phóng thích. Theo giá trị chọn lọc giống lúa về năng suất, một “core set: ghi nhận 145 giống lúa tốp đầu có giá trị chọn lọc tốt > 2400 kg/ha tại IRRI, Philippines, và > 3500 kg/ha tại Bangladesh với độ tin cậy of > 0.4 được phát triển trong tập đoàn giống lúa ưu việt. Kết luận: chiến lược lai tạo giống có tính tái tục được tích hợp với những công nghệ mới như “genomic selection” và “speed breeding” là cô cùng cần thiết đề có được GA% cao trong chương trình cải tiến lúa chịu mặn tại IRRI.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04545-9

“Fine mapping” gen OsAL50 liên quan đến sinh tổng hợp diệp lục và phát triển lục lạp cây lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn; Yuehui Zeng, Xinyu Wei, Changchun Xiao, Rui Zhang, Jianhong Huang & Xuming Xu. 2024. Fine mapping and identification of a novel albino gene OsAL50 that is required for chlorophyll biosynthesis and chloroplast development in rice (Oryza sativa L.). Springer Link; Published January 23 2024

Màu lá lúa là tính trạng nông học quan trọng, và những dòng đột biến có màu lá thay đổi có thể dùng làm những mô hình tuyệt hảo phục vụ cho nghiên cứu sự phát triển lục lạp (chloroplast) và sinh tổng hợp diệp lục tố, cho phép kỹ thuật dòng hóa gen có chức năng ấy trong hệ gen cây lúa (Oryza sativa L.). Người ta tiến hành phân lập một đột biến gen khá ổn định về di truyền, oryza sativa albino leaf 50 (osal50), từ quần thể con lai thuộc loại hình cây lúa japonica giống GP50. Đột biến này biểu hiện kiểu hình albino rất độc lạ, có lá lúa mang sọc trắng  p73 giai đoạn mạ và bông lúa trắng khi trổ bông. So sánh với kiểu hình nguyên thủy WT GP50, đột biến osal50 biểu hiện diệp lục thấp hơn và carotenoid tích tụ thấp hơn, với cấu trúc chloroplast bất thường. Phân tích di truyền cho thấy gen này là gen lặn trong nhân điều khiển albino của osal50, người ta tiến hành “map-based cloning” phân định OsAL50 ở quãng phân tử có độ lớn 160-kb trên nhiễm sắc thể 1, na9m2 giữa hai chỉ thị SNP, CAPS-08 và CAPS-37, bao gồm 26 khung đọc mã ORF giả định. Phân tích trình tự và biểu hiện gen: LOC_Os01g20110 là ứng cử viên của gen OsAL50, được x1c định nhờ kỹ thuật knockout trên cơ sở CRISPR/Cas9. Định vị ở mức độ dưới tế bào và kết quả trình tự protein cho thấy OsAL50 hình như mã hóa endoribonuclease E-like protein định vị trong chloroplasts. Kết quả nghiên cứu sâu cho thấy OsAL50  có chức năng điều tiết chất hình thành màu của quang hợp, quang hợp, và phát sinh ra chloroplast. Như vây, người ta đã xác định được một albino mutant mới có thể dùng trong nguồn vật liệu di truyền hữu ích phục vụ nghiên cứu sinh tồng hợp diệp lục tố và phát triển chloroplast của cây lúa.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s10725-023-01116-8

Dòng hóa gen BolC.Pb9.1 điều khiển tính trạng kháng bệnh clubroot của loài cải hoang dại  Brassica macrocarpa

Nguồn; Xiaoli Zhang, Fengqing Han, Zhansheng Li, Zhenghua Wen, Wenjuan Cheng, Xiaozheng Shan, Deling Sun & Yumei Liu. 2024. Map-based cloning and functional analysis of a major quantitative trait locus, BolC.Pb9.1, controlling clubroot resistance in a wild Brassica relative (Brassica macrocarpa). Theoretical and Applied Genetics; February 2024; vol. 137; article 41.

Gen BoUGT76C2, liên quan đến tính kháng bệnh sưng rễ (clubroot) của Brassica oleracea, được người ta phân lập và định tính chức năng thành công.

Clubroot là bệnh phát sinh từ đất do vi nấm Plasmodiophora brassica (P. brassicae) gây ra, bệnh là mối đe doạn rất lớn cho sản xuất cải bắp Brassica oleracea (B. oleracea).

Mặc dù có nhiều QTLs liên quan đến tính trạng kháng bệnh clubroot (CR) đã và đang được công bố trên bản đồ di truyền giống cải B. oleracea, nhưng không có QTL nào được dòng hóa trong hệ gen cây B. oleracea. Trước tiên, người ta đã tìm thấy B. oleracea B2013 hoang dại biểu hiện tính kháng cao với clubroot. Trong báo cáo này, người ta tiến hành tạo ra quần thể con lai sử dụng B2013 và dòng broccoli 90196. Tính kháng bệnh CR của B2013 là tính trạng di truyền số lượng, QTL chủ lực: BolC.Pb9.1, được xác định trên C09 sử dụng kỹ thuật QTL-seq và linkage analysis. Gen BolC.Pb9.1 được lập bản đồ di truyền tại vùng có độ lớn phân tử 56 kb theo kết quả chạy trên quần thể con lai F_2:3. TỪ vùng đích này, người ta tìm ra gen ứng ứng viên BoUGT76C2 biểu hiện biến thể nucleotide giữa bố mẹ, và phản ứng nhạy cảm với xâm nhiễm của P. brassicae. Người ta ta tạo dòng biểu hiện mạnh mẽ gen BoUGT76C2 trên nền tảng di truyền giống 90196, chúng biểu hiện tính kháng được tăng thêm với P. brassicae so với dòng nguyên thủy WT, gen BoUGT76C2 tương ứng với gen kháng BolC.Pb.9.1. Đây là báo cáo đầu tiên về gen CR  trên cơ sở dòng hóa gen nhờ bản đồ di truyền và phân tích chức năng gen từ loài hoang dại có gần gủi, kết quả cung cấp cơ sở lý thuyết để hiểu rõ cơ chế phân tử của CR,  và đặt nến tảng cho cải tiến tính trạng CR của giống cải B. oleracea.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04543-x

Protein chaperone đóng vai trò regulator OsBAG6 giúp cây lúa chịu mặn

Nguồn: Jie Wang, Min Ao, Ao Ma, Jinlei Yu, Peng Guo, Shuangzhan Huang, Xiaoyuan Peng, Dae-Jin Yun, Zheng-Yi Xu. 2024. Mitochondrial Localized Chaperone Regulator OsBAG6 Functions in Saline-Alkaline Stress Tolerance in Rice. Rice (N Y); 2024 Jan 22; 17(1):10. doi: 10.1186/s12284-024-00686-z.

Họ gen có tên là “B-cell lymphoma 2 (Bcl-2)-associated athanogene” (BAG) đóng vai trò then chốt trong điều tiết cây tăng trưởng và phát triển, và phản ứng với stress. Cho dù cơ chế phân tử về phản ứng của BAG với stress phi sinh học đã được nghiên cứu trên cây mô hình Arabidopsis, nhưng chức năng của gen OsBAG về chống chịu stress mặn, kiềm vẫn chưa được biết rõ. Trong nghiên cứu này, OsBAG6, một protein thuộc dạng chaperone regulator định vị trong ty thể bộ cây lúa  đã được xác định như một  negative regulator mới đối với chống chịu stress mặn kiềm của cây lúa. Mức độ biểu hiện của OsBAG6 bị kích hoạt khi có nồng độ cao của mặn, pH cao, khi có xử lý nhiệt và abscisic acid. Biểu hiện mạnh mẽ gen OsBAG6 trong cây lúa làm cây giảm chiều cao, giảm kích thước hạt, khối lượng hạt, cũng như nhạy cảm hơn  với stress kiềm mặn. Trái lại, đột biến osbag6 (loss-of-function) biểu hiện mức nhạy cảm giảm với stress mặn kiềm. Kết quả phân tích transcriptomic cho thấy gen biểu hiện có liên quan đến chức năng của "response to oxidative stress", "defense response", và "secondary metabolite biosynthetic process" ở chồi thân và rễ lúa của dòng lúa OsBAG6-overexpressing transgenic. Bên cạnh đó, ở mức độ cytoplasmic của ion Ca²⁺ chúng gia tăng nhanh chóng trong cây khi phơi nhiễm với stress mặn kiềm. OsBAG6 kết gắn với calcium sensor OsCaM1-1 trong điều khiện bình thường, chúng được xác định bởi kỹ thuật comparative interactomics, nhưng không biểu hiện khi ion Ca²⁺ tăng cao. OsCaM1-1 trong điều kiện bảo hòa ion Ca²⁺ có thể điều tiết gen liên quan đến stress ở downstream như một phần của phản ứng với stress kiềm mặn. OsBAG6 còn tương tác với sinh tổng hợp năng lượng và protein trong chu trình biến dưỡng có trong tăng trưởng cây và phản ứng với stress kiềm mặn. Đây là chức năng mới của OsBAG6 proteins trong ty thể bộ khi phản ứng với stress kiềm mặn của OsCaM1-1.

Xem  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38252225/

So sánh chuỗi trình tự amino acid và phân tích di truyền huyết thống “BAG6 orthologs”.