Phổ biểu hiện gen kháng bệnh “Late Blight” của giống khoai tây SD20

Nguồn: Xiaohui Yang, Xiao Guo, Yu Yang, Pei Ye, Xingyao Xiong, Jun Liu, Daofeng Dong, Guangcun Li. 2024. Gene Profiling in Late Blight Resistance in Potato Genotype SD20. Int J Mol Sci.; 2018 Jun 11; 19(6):1728. doi: 10.3390/ijms19061728.

Bệnh héo rũ (late blight) do nấm Phytophthora infestans (Pi) là trở ngại quan trọng nhất đối với khoai tây (Solanum tuberosum) trên thế giới. Một chủng nòi có đợc tính siêu hạng, CN152, được người ta xác định tại tỉnh Sichuan, China, có thể khắc phục hầu như hoàn toàn các gen kháng bệnh héo rũ dược biết, kết quả là bệnh tác động trầm trọng tại Trung Quốc. Giống khoai tây SD20 được chứng minh là kháng được chủng nòi CN152; tuy nhiên, hệ thống điều tiết phân tử kháng bệnh héo rũ chứa được biết rõ; trong giống khoai tây SD20. Người ta tiến hành hoàn thiện một thí nghiệm theo thời điểm cụ thể để xem xét phổ biểu hiện gen kháng bệnh héo rủ khi gen kháng phản ứng, thông qua RNA-sequencing giống khoai tây SD20. Người ta xác định được 3354 gen DEGs, chủ yếu mã hóa các yếu tố phiên mã và protein kinases, đồng thời bao gồm 4 gen mã hóa NBS-LRR. Gen phản ứng vớ  bệnh héo rũ biểu hiện cảm ứng và ức chết theo thời điểm cụ thể (time-point-specific). Các lộ trình truyền tín hiệu của salicylic acid, jasmonic acid, và ethylene có trong tính kháng và bảo vệ cây chống lại nấm Pi của SD20. Phân tích Gene Ontology và KEGG chỉ ra rằng các gen DEGs này nhiều lên một cách có ý nghĩa  trong tiến trình biến dưỡng, hoạt tính của protein serine/threonine kinase, và sinh tổng hợp các chất biến dưỡng thứ cấp. Bốn mươi ba gen DEGs trong phản ứng miễn dịch, trong đó, 19 gen rất mạnh chức năng phản ứng siêu nhạy cảm (hypersensitive response), đóng vai trò quan trọng trong ti1nhkha1ng phổ rộng đối với nấm Pi. Xác minh thử nghiệm xác định sự biểu hiện được kích hoạt của các gen responsive trong lộ trình truyền tín hiệu kháng bệnh héo rũ, ví dụ như WRKY, ERF, MAPK, và họ gen NBS-LRR. Kết quả cung cấp thông tin đáng giá giúp người ta hiểu được cơ chế tính kháng bệnh héo rũ khoai tây.

See https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29891775/

Sàng lọc kiểu hình bổ sung nhờ chỉ thị phân tử ở giai đoạn cây con của sắn thuộc tập đoạn giống Phi Châu

Nguồn: Bunmi Olasanmi, Martina Kyallo, Nasser Yao. 2024. Marker-assisted selection complements phenotypic screening at seedling stage to identify cassava mosaic disease-resistant genotypes in African cassava populations. Sci Rep.; 2021 Feb 2; 11(1):2850. doi: 10.1038/s41598-021-82360-8.

Bệnh khảm lá sắn (CMD) là nguy cơ rất nặng trong sản xuất sắn ở vùng cận  Saharan. Việc sử dụng genomic-assisted selection (chọn giống nhờ genomics) ở giai đoạn cây non có thể giúp nhà chọn giống tiết kiệm thời gian phóng thích giống mới, giảm chi phí, và sử dụng nguồn vật liệu bố mẹ d0 đó, làm tăng hiệu quả chọn lọc trong chương trình cải tiến giống sắn. 5 quần thể sắn được thanh lọc với tính kháng bệnh CMD trong đánh giá cây sắn non theo nghiệm thứ 1, 3, và 5 tháng tuổi sau khi trồng; thanh điểm ghi nhận 1-5. Các dòng giống sắn thuộc 5 quần thể này được thanh lọc thông qua 6  markers phân tử liên kết chặt với gen CMD2. Tương quan giữamarker và kiểu hình đã được ước đoán. Trên cơ sở CMDSS (Cassava Mosaic Disease Severity Score), giữa cây con có tỷ lệ 53 và 82%  kháng bệnh đạt mức trung bình 70.5%. Khoảng 0% cây con được xác định kháng bệnh đạt tỷ lệ 62-80% khi sử dụng marker data. Vói marker data và CMDSS được kết hợp, có 40-60% cây con thuộc từng quần thể, đạ trung bình 52%, cây kháng bệnh CMD. Có tương quan chặt chẽ giữa marker data và CMDSS trong các quần thể sắn với hệ số tương quan 0.2024 - 0.3460 cho thấy rằng các gen mới  không gắn được với markers kháng bệnh CMD. Dòng giống kháng được xác định trong nghiên cứu này với khả năng biểu hiện tính trạng nông học mong muốn  đã được chọn ở thời điểm thuận lợi nhất, nhờ vậy, rýt ngắn được thời gian cải tiến giống.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33531574/

Fine mapping và phổ biểu hiện transcriptome khẳng định CpAPRR2 để điều chỉnh sự hình thành màu sắc vỏ quả bí zucchini (Cucurbita pepo)

Nguồn: Wenqi Ding, Yusong Luo, Wenling Li, Fangyuan Chen, Chaojie Wang, Wenlong Xu, Yunli Wang & Shuping Qu. 2024. Fine mapping and transcriptome profiling reveal CpAPRR2 to modulate immature fruit rind color formation in zucchini (Cucurbita pepo).Theoretical and Applied Genetics; July 2024; vol. 137; article 167

Sự mất đoạn trong phân tử của gen CpAPRR2, mã hóa protein tin đóng vai trò regulator có tính chất phản ứng 2 thành phần, có ảnh hưởng làm bí xanh không chín đỏ, hình thành màu sắc vỏ quả bí zucchini (Cucurbita pepo).

Màu sắc vỏ là một tính trạng nông học quan trọng ảnh hưởng đến thương phẩm và thị hiếu lựa chọn của người mua quả bí zucchini (Cucurbita pepo). Tuy nhiên, cơ chế phân tử điều khiển màu sắc vỏ quả vẫn chưa được biết. Người ta tiến hành định tính hai dòng cận gia zucchini: ‘19’ (vỏ quả xanh đậm) và giống ‘113’ (vỏ quả trắng). Phân tích di truyền cho thấy màu vỏ quả bí chưa trưởng thành “trắng” được điều khiển bởi một locus trội (CpW). Kết hợp phương pháp BSA-seq (bulked segregant analysis sequencing) và Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP) markers, người ta  la65op được bản đồ gen CpW tại vùng có kích thước 100.4 kb trên nhiễm sắc thể 5.rồi thu hẹp dần vùng mang gen ứng cử viên còn 37.5 kb bằng likage analysis quần thể con lai 532 dòng BC₁ và 1613 dòng F₂, chứa 6 coding genes. Trong đó, Cp4.1LG05g02070 (CpAPRR2), mã hóa protein đóng vai receptor phản ứng có hai thành phần, được xem như là gen ứng cử viên. MỨc độ biểu hiện gen CpAPRR2 của dòng có màu vỏ xanh đậm có ý nghĩa cao hơn vỏ quả có màu trắng được kích hoạt nhờ ánh sáng. Sự mất đoạn quy mô 2227 bp tại đầu 5′ của CpAPRR2 trong ‘113’ có thể giải thích kiểu hình bí trắng. PHân tích sâu hơn, đa dạng alen trong nguồn bố mẹ bí zucchini cho thấy màu sắc vỏ gắn liền với sự mất đoạn của gen CpAPRR2. Phân tích “subcellular localization” cho thấy CpAPRR2 là một nuclear protein. Phân tích transcriptome thông qua quần thể con lai gần như isogenic với tính trạng vỏ xanh đậm (DG) và trắng (W) cho thấy rằng các gen này có trong quang tổng hợp và cơ chế biến dưỡng porphyrin rất phong phú trong kiểu hình DG so với kiểu hình W. Bên cạnh đó, gen có liên quan đến hàm lượng diệp lục được điều tiết theo kiểu “up” đối với kiểu hình DG. Kết quả xác định được cớ chế màu vỏ của bí zucchini  và cung cấp nguồn di truyền phục vụ chọn giống bí.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04676-z

Phân tích ở quy mô genome-wide và biểu hiện gen CYP450 của cây khoai lang (Ipomoea batatas L.)

Nguồn: Xiongjian Lin, Binquan Tang, Zhenqin Li, Lei Shi, Hongbo Zhu. 2024. Genome-wide identification and expression analyses of CYP450 genes in sweet potato (Ipomoea batatas L.).BMC Genomics; 2024 Jan 13; 25(1):58. doi: 10.1186/s12864-024-09965-x.

Cytochrome P450 monooxygenases (CYP450s) có vai trò cực kỳ quan trọng trong nhiều phản ứng sinh hóa xảy ra trong tổng hợp chất antioxidants, sắc tố, polymers cấu trúc và chất liên quan đến bảo vệ cây. Khoai lang (Ipomoea batatas L.) có tầm quan trọng về kinh tế, người ta tiến hành phân tíchgen CYP450 ví chúng có thể cung cấp những hiểu biết về sự tiến hóa và chức năng của gen trong họ gen này.

Theo kết quả nghiên cứu,  người ta xác định được và xếp hạng được 95 gen CYP450 trong genome khoai lang thành 5 families và 31 subfamilies. Kết quả dự đoán “subcellular localization” cho thấy CYP450s phân bố trong hệ thống có tính chất màng tế bào. Vùng promoter của các gen IbCYP450 có nhiều  cis-acting elements khác nhau liên quan đến hormones thực vật và phản ứng với stress. Hơn nữa, 10 motifs bảo thủ (Motif1-Motif10) đã được phân lập trong họ protein IbCYP450 với 5 gen thiếu introns và chỉ có một exon. Quan sát sự kiện lặp đoạn rất mạnh (duplication) trong họ gen CYP450, có thể đóng góp vào sự phát triển của nó. Phân tích “gene  duplication” cho thấy có sự hiện diện của 15 cặp gen có tính chất “tandem repeats” (lập lại theo tuần tự). Phân tích hệ thống tương tác gen cho thấy họ gen IbCYP450 có thể tương tác với nhiều gen đích và không có hiện tượng tương tác protein-proteintrong họ này. Phân tích tương tác giữa TFs (transcription factor) cho thấy họ IbCYP450 tương tác với nhiều yếu tố phiên mã. Hơn nữa, kết quả phân tích biểu hiện gen cho thấy gen CYP450 biểu hiện trong mô đặc thù của khoai lang, cũng như phản ứng của gen với stress phi sinh học và hormones thực vật. Đáng chú ý,  kết quả phân tích qRT‒PCR cho thấy trong các gen CYP450 đều phản ứng như hệ thống tự vệ với stress không phải sinh học của hệ gen cây khoai tây.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38218763/

Vị trí của các gen IbCYP trên nhiễm sắc thể. Đơn vị cơ sở cho thấy chiều dài trên nhiễm sắc thể khoảng 5.0 Mb. Mỗi nhiễm sắc thể, co số được đánh dấu bên trên có màu đỏ là biểu thị của cặp gen với cách lặp đoạn kiểu “tandem duplication”.