Yếu tố phiên mã IDD10-NAC079 điều tiết tính kháng bệnh đốm vằn của cây lúa

Nguồn: Zhuo Li, Huan Chen, De Peng Yuan, Xu Jiang, Zhi Min Li, Si Ting Wang, Tian Ge Zhou, Hong Yao Zhu, Qiang Bian, Xiao Feng Zhu, Yuan Hu Xuan. 2024. IDD10-NAC079 transcription factor complex regulates sheath blight resistance by inhibiting ethylene signaling in rice. J Adv Res.; 2024 May 31:S2090-1232 (24) 00222-4. doi: 10.1016/j.jare.2024.05.032. 

Nấm Rhizoctonia solani Kühn là một pathogen gây ra bệnh đốm vằn cho cây lúa (ShB). Ammonium transporter 1 (AMT1) làm tăng cường tính kháng của cây lúa đối với bệnh ShB thông qua hoạt động tích cực truyền tín hiệu của ethylene. Tuy nhiên, người ta không biết làm thế nào AMT1 hoạt hóa được truyền tín hiệu của ethylene.

Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định mô hình tương tác domain 10 (IDD10) - NAC079 để xem xét một cách khoa học ethylene truyền tín hiệu theo cách thức như vùng cận dưới của truyền tín hiệu ammonium và cách thức cây lúa kháng được bệnh đốm vằn trên cơ sở ammonium.

Người ta tiến hành chạy RT-qPCR để xác định được các mức độ biểu hiện tương đối của gen có liên quan đến nitrogen và ethylene. Áp dụng phương pháp “Yeast two-hybrid”, “Bimolecular fluorescence complementation” (BiFC) và “Co-immunoprecipitation” (Co-IP) để làm rõ tương tác của IDD10-NAC079-calcineurin B-like với protein kinase 31 (CIPK31) một phức của yếu tố phiên mã. Kết quả “Yeast one-hybrid assay”, “Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay”, và “Electrophoretic mobility shift assay” (EMSA) xác minh được khi nào ETR2 được kích hoạt bởi IDD10 và NAC079. Xét nghiệm “định lượng ethylene” nhằm xác minh được hàm lượng ethylene có trong cây lúa transgenic IDD10. Phân tích di truyền để tìm thấy được phản ứng của IDD10, NAC079 và CIPK31 khi bị bệnh đốm vằn tấn công.

Kết quả ghi nhận rằng:  IDD10-NAC079 hình thành nên một phức protein phiên mã kích hoạt ETR2 để ức chế truyền tín hiệu ethylene đề điều tiết một cách tiêu cực tính kháng bệnh ShB. CIPK31 tương tác và thực hiện phosphoryl hóa NAC079 nhằm tăng cường hoạt động phiên mã tích cực của nó. Bên cạnh đó, sự hấp thu ammonium trên cơ sở AMT1 và sự đồng hóa N ngay sau đóngăn cản được sự biểu hiện của IDD10 và CIPK31 để hoạt hóa sự truyền tín hiệu ethylene, mà truyền tín hiệu ấy làm điều tiết một cách chủ động tính kháng bệnh ShB.

Như vậy, kết quả nghiên cứu đã xác định được đường liên kết giữa ammonium và sự truyền tín hiệu ethylene; cải tiến được suy nghĩ của chúng ta về cơ chế kháng bệnh đốm vằn của cây lúa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38825317/

Phân tích đa dạng di truyền và GWAS về tính trạng vitamin C của cải xà lách (Lactuca sativa L.) với bộ chỉ thị SNP

Nguồn: Inés Medina-Lozano, Juan Ramón Bertolín, Jörg Plieske, Martin Ganal, Heike Gnad, Aurora Díaz. 2024. Studies of genetic diversity and genome-wide association for vitamin C content in lettuce (Lactuca sativa L.) using high-throughput SNP arrays. The Plant Genome; First published: 24 October 2024

Xà lách (Lactuca sativa L.) là nguồn thực phẩm cung cấp các dưỡng chất có lợi cho dù chúng thường hiện diện với liều lượng thấp. Người ta sử dụng bộ chỉ thị phân tử 40K Axiom và 9K Infinium SNP arrays để (i) khám phá sự đa dạng di truyền của 21 giống canh tác; (ii) thực hiện phân tích GWAS hàm lượng vitamin C  của 21 giống xà lách; quần thể giống xà lách bao gồm 205 cây  co dồi dào nguồn vitamin C (giống Lechuga del Pirineo).

Phân tích kiến trúc di truyền và di truyền huyết thống cho thấy nhóm này hình thành nên chủ yếu từ các giống cổ truyền địa phương, có đa dạng di truyền cao, trong khi đó, giống xà lách đỏ trên thị trường được xếp nhóm di truyền cùng với chúng; khác biệt rất xa với nhóm còn lại. GWAS đã liên tục tìm thấy trên nhiễm sắc thể 2, nhiều chỉ thị SNPs liên quan đến tính trạng dehydroascorbic acid (một loại hình của vitamin C) thông qua 3 phương pháp khác nhau nhằm đánh giá khoa học về kiến trúc quần thể, hệ số thành viên của subpopulation (membership coefficients), giá trị phân bố đa chiều, và giá trị PCA (principal component analysis). Phương pháp sau phát hiện số lượng cao nhất của chỉ thị SNPs (17) và kết hợp có ý nghĩa nhất, 12 chỉ thị trong số này cho thấy giá trị LD (linkage disequilibrium) rất cao với chỉ thị SNP dẫn đầu. Trong số 84 gen định vị trong vùng, một vài gen có ;liên quan đến tính trạng hàm lượng vitamin C hoặc trạng thái “antioxidant” trong những cây trồng khác, giống như các gen mã hóa “long non-coding RNA”,  các “F-box proteins”,  và chất ức chế “pectinesterase/pectinesterase”, hoặc gián tiếp, như “extensin-1-like protein” và gen mã hóa “endoglucanase 2”. Sự tham gia của những gen khác trong vùng này liên quan đến vitamin C cần được nghiên cứu sâu hớn. Hiểu biết di truyền điều khiển tính trạng mục tiêu liên quan đến phẩm chất quan trọng nói trên của xà lách trở nên rất cần thiết cho chương trình cải tiến giống. Xem https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/tpg2.20518

Tối ưu hóa kỹ thuật ghép cây sắn (Manihot esculenta Crantz) tăng cường tính thích nghi với kỹ thuật canh tác

Nguồn: Frank Opoku-Agyemang, Jacqueline Naalamle Amissah, Stella Owusu-Nketia, Peter Amoako Ofori, Michitaka Notaguchi. 2024. Optimization of cassava (Manihot esculenta Crantz) grafting technique to enhance its adoption in cassava cultivation. MethodsX; 2024 Aug 19: 13:102904. doi: 10.1016/j.mex.2024.102904. 

Kỹ thuật ghép vô tính (grafting techniques) đã và đang được áp dụng thành công đểu cải tiến tính kháng với stress sinh học hoặc phi sinh học, làm tăng năng suất, phẩm chất củ sắn và nghiên cứu  sự truyền tín hiệu có hệ thống trong thực vật. Kỹ thuật không những phổ biến trong cây sắn mà còn được chuẩn hóa phương pháp cho loài cây cây trồng này đặc biệt ở châu Phi.

Đây là báo cáo đầu tiên về ghép vô tính cây sắn tại châu Phi với những thuận lợi đáng giá, gồm có việc sử dụng một buồng ghép bằng gỗ thân thiện với môi trường, vô cùng hiệu quả. Theo đó, người ta phác thảo một quy trình ghép hở tối ưu đối với cây sắn; thông qua “wooden healing chamber” (buồng ghép bằng gỗ) và quy trình theo từng bước, với điều kiện tối hảo để tạo ra sự thành công rất cao trong ghép vô tính. Sử dụng kỹ thuật ghép nêm trên đỉnh (top wedge grafting) với khả năng tái sản xuất giống cây cao, tỷ lệ thành công lớn, người ta đã phát triển được một quy trình ghép rất đơn giản và mạnh mẽ trong lĩnh vực nhân giống sắn (M. esculenta). Thành công trong “grafting” được báo cáo và quy trình này đã nhân ra được kết quả thành công đến 90 %; khả năng tái tạo rất cao của nó làm tiền đề “mass production” (sản xuất đại trà), nhờ vậy, giải quyết được nhu cầu nhân giống cây sắn hiệu quả. Quy trình này cần rất ít côn cụ đặc biệt và giúp nông dân dễ dàng tiếp cận chuyên môn; nhà nghiên cứu không cần nguồn chi phí đầu tư lớn để phát triển việc sử dụng “grafting” phục vụ tăng diện tích trồng sắn, cải tiến năng suất và thực hiện những nghiên cứu chuyên sâu về tín hiệu theo khoảng cách xa có tinh hệ thống của thực vật. Tối ưu hóa phương pháp ghép hở (cleft grafting) thu được tỷ lệ thành công trong ghép cây rất lớn. Một “wooden healing chamber” (phòng chữa thương bằng gỗ) kiểm soát được điều kiện ngoại cảnh tối hảo đối với “graft healing” (thương tổn khi ghép). Mở rộng kỹ thuật ghép sắn như vậy; người ta ưu tiên sản xuất giống sắn mới và khia thác được thành tựu khoa học chọn giống.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39258290/

Cơ chế tính kháng bệnh bạc lá lúa thông qua phytohormones

Nguồn: Qianqian Zhong, Yuqing Xu, Yuchun Rao. 2024. Mechanism of Rice Resistance to Bacterial Leaf Blight via Phytohormones. Plants (Basel); 2024 Sep 10; 13(18):2541. doi: 10.3390/plants13182541.

Lúa là cây lương thực quan trọng bậc nhất trên thế giới, và tổn thất về năng suất lúa dẫn đến đe dọa an ninh lương thực toàn cầu. Tuy nhiên, nhiều sâu bệnh hại lúa đang đặt ra nguy cơ rất lớn cho an ninh lương thực ấy. Trong đó, vi khuẩn gạy bệnh bạc lá (BLB) là Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trở nên nghiêm trọng bậc nhật đe dọa an ninh lương thực thế giới này, bệnh tạo ra một yêu cầu cực trọng ngày càng tăng trong nghiên cứu giống kháng bệnh. Phytohormones được biết có liên quan rất rộng lớn đến tính kháng bệnh như vậy, ví dụ như auxin, abscisic acid (ABA), ethylene (ET), jasmonic acid (JA), và salicylic acid (SA). Trong những năm gần đây, người ta có nhiều đột phá trong nghiên cứu phân tích cơ chế điều tiết di truyền của tính kháng bệnh BLB trong hệ gen cây lúa. Bài tổng quan này, người ta tổng hợp hàng loạt những thành tựu của phytohormones trong tính kháng bệnh BLB của cây lúa vào những năm gần đây, những gen đích và gen trong lộ trình truyền tín hiệu được tổng hợp có hệ thống, chiến lược chọn tạo giống kết hợp với mạng lưới điều hóa phytohormones với kỹ thuật chọn giống hiện đại được người ta kiến nghị rõ ràng, với ý định áp dụng chiến lược này qua chọn giống phân tử và liệt kê vai trò tham chiếu trong chiến lược tạo tính kháng bệnh được cải tiến có chiều sâu.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39339516/

Hình: Tiến trình xâm nhiễm vào cây lúa của vi khuẩn Xoo.