Phân tích transcriptome tính trạng hình thành rễ nhánh sớm của cây cà chua

Nguồn; Aiai Zhang, Qingmao Shang. 2024. Transcriptome Analysis of Early Lateral Root Formation in Tomato. Plants (Basel); 2024 Jun 12; 13(12):1620. doi: 10.3390/plants13121620.

Rễ mọc ngang (lateral roots: LRs) thu nhận tín hiệu từ môi trường xuyên hệ thống rễ và hấp thu nước, dưỡng chất từ đất. Auxin điều tiết sự hình thành rễ ngang ấy, nhưng cơ chế này trong cây cà chua chưa  rõ ràng. Nghiên cứu cho thấy:  hệ thống LR của cà chua “Ailsa Craig” xuất hiện vào ngày thứ ba và phân bố không đều trên rễ sơ cấp. Theo vị trí của hệ rễ LR xuất hiện, người ta phân biệt rễ cà chua thành 3 phần bằng nhau: đó là “shootward” (rễ mọc từ thân) (RB), “middle part of the root” (giữa rễ) (RM), và “tip part of the root” (đỉnh rễ) (RT). Mặt cắt ngang của rễ từ ngày 1 đến ngày 6 cho thấy số tế bào RB và đường kính rễ gia tăng đáng kể so với RM và RT. Rễ mọc từ ngáy đến ngày 3 được quan sát, người ta tiến hành phân tích transcriptome sequencing. Các gen được phân lập bao gồm “16 co-expression clusters” trên cơ sở giá trị “K-means”. Các gen trong 4 clusters có kết gắn với nhau biểu thị rất mạnh trong rễ RB. Bốn gene clusters này (3, 5, 8, và 16) rất phong phú cơ chế biến dưỡng cellulose, chu trình biến dưỡng microtubule, và peptide, tất cả liên quan chặt chẽ với sự phát triển rễ LR. Bốn gene clusters này có rất nhiều protein đóng vai yếu tố phiên mã (TFs) gắn với sự phát triển rễ LR đó là những  transcription factors của LATERAL ORGAN BOUNDRIES (LOB) và họ protein MADS-box families. Bên cạnh đó, các gen có liên quan đến auxin như  GATA23, ARF7, LBD16, EXP, IAA4, IAA7, PIN1, PIN2, YUC3, YUC4 biểu hiện mạnh mẽ trong mô rễ RB. Không có IAA trong nghiệm thức 3 d RB cho kết qua cao hơn có ý nghĩa, hàm lượng đạt 3.3-5.5 ng/g, ứng với RB ở ngày thứ 1 và ngày thứ  2. Số rễ LR được tăng cường bởi nghiệm thức xử lý 0.1 μM IAA ngoại sinh và bị ức chế bởi NPA ngoại sinh. Phân tích trạng thái tế bào rễ và truyền tín hiệu  auxin trong khi hình thành rễ ngang được tiến hành. Vào bất cứ giai đoạn nào của phát triển tế bào pericycle, sự khởi đầu của LR được điều tiết bởi tín hiệu auxin  theo module IAA14-ARF7/ARF19-LBD16-CDKA1 và IAA14-ARF7/ARF19-MUS/MUL-XTR6/EXP. Hơn nữa, yếu tố điều tiết chủ chốt auxin được ghi nhận trong tiến trình khởi tạo LR và sinh mô (LR primordia: LRP) thông qua nhiều tiến trình truyền tín hiệu auxin khác nhau.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38931052/

Chiết xuất bột trái sầu riêng non làm tăng cường hàm lượng glutathione trong tế bào người, giảm thiểu “stress có tính ô xi hóa” và “viêm nhiễm” để bảo vệ tế bào nơ rôn

Nguồn: Gholamreza Khaksar, Su Lwin Lwin Myint, Hasriadi, Pasarapa Towiwat, Supaart Sirikantaramas, Ratchanee Rodsiri. 2024. Durian fruit pulp extract enhances intracellular glutathione levels, mitigating oxidative stress and inflammation for neuroprotection. Sci Rep.; 2024 Jul 2; 14(1):15153. doi: 10.1038/s41598-024-65219-6.

Bột trái sầu riêng (Durio zibethinus L.) là nguồn thực phẩm rất giàu γ-glutamylcysteine (γ-EC), một tiền chất trực tiếp của GSH (antioxidant glutathione). Nghiên cứu này minh chứng rõ ràng khả năng bảo vệ nơ rôn in vitro của chất trích từ bột trái sầu riêng chưa chín (UDE) chống lại độc tố nơ rôn bởi H₂O₂ ở tế bào SH-SY5Y và sự viêm nơ rôn (neuro inflammation) trong đại phân tử lipopolysaccharide (LPS)-tế bào bị kích hoạt BV-2. Các nghiệm thức có γ-EC, GSH standards, hoặc nghiệm thức UDE biểu hiện không có độc trong tế bào (cytotoxicity) của tế bào SH-SY5Y và BV-2, ngoại trừ ở nồng độ rất cao. Nghiệm thức xử lý trước 4 giờ với 100 µM γ-EC hoặc UDE có 100 µM γ-EC làm tăng có ý nghĩa sức sống tế bào SH-SY5Y sau khi kích hoạt bằng H₂O₂. Hơn nữa, xứ lý trước giống như vậy, kết quả cũng làm giảm sản sinh ra LPS kích thích các cytokines gây hiệu ứng “proinflammatory” trong tế bào BV-2. Ảnh hưởng bảo vệ nơ rôn của UDE góp phần bước đầu cung cấp  γ-EC và làm tăng cường  tổng hợp chất GSH, mà chất này làm tăng lên trở lại các mức độ GSH liên bào, làm giảm cytokines có tính chất reduces “proinflammatory.” Nghiên cứu đã xác định được γ-EC trong UDE là một biomarker có tiềm năng bảo vệ nơ rôn, thúc đẩy GSH trong ết bào, cho chúng ra luận điểm khoa học về khả năng của cách chữa bệnh nhờ UDE (chiết xuất từ bột trái sầu riêng chưa chín).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38956206/

Tìm kiếm nguồn QTL điều khiển tính chống chịu lân thấp của cây bắp thông qua “deep resequencing” các dòng con lai RIL và phân tích in silico GWAS

Nguồn: Bowen Luo, Peng Ma, Chong Zhang, Xiao Zhang, Jing Li, Junchi Ma, Zheng Han, Shuhao Zhang, Ting Yu, Guidi Zhang, Hongkai Zhang, Haiying Zhang, Binyang Li, Jia Guo, Ping Ge, Yuzhou Lan, Dan Liu, Ling Wu, Duojiang Gao, Shiqiang Gao, Shunzong Su & Shibin Gao. 2024. Mining for QTL controlling maize low-phosphorus response genes combined with deep resequencing of RIL parental genomes and in silico GWAS analysis. Theoretical and Applied Genetics; August 2024; vol.137; article 190

Hình: Triệu chứng cây bắp thiếu lân.

Cơ sở dữ liệu kiểu hình đầy đủ và phát triển lấy từ quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) của cây bắp trong nghiệm thức xử lý thiếu P và P bình thường được tiến hành nhằm nghiên cứu bản đồ di truyền QTL. Bên cạnh đó, người ta tích hợp dữ liệu “resequencing” của bố mẹ làm ra quần thể RIL ấy. Kết quả GWAS và dữ liệu phiên mã (transcriptome data) nhằm xác định các gen ứng cử viên cũng được ghi nhận trong nghiệm thức “low-Pi stress” của bắp.

Phosphorus (Pi) là một trong đại dưỡng chất tác động chính đến năng suất bắp. Tuy nhiên, gen  cơ bản trong QTL điều khiển phản ứng của cây bắp với “low-Pi” vẫn còn chưa được biết đầy đủ. Theo kết quả nghiên cứu này, kiểu hình của 38 tính trạng ở giai đoạn cây non và cây trưởng thành được người ta đánh giá trong nghiệm thức “low-Pi” và nghiệm thức “normal-Pi” từ quần thể con lai RIL dẫn xuất từ tổ hợp lai X178 (chống chịu thiếu P) và 9782 (nhiễm thiếu P). Hầu hết tính trạng biến thiên có ý nghĩa giữa 2 nghiệm thức low-Pi và normal-Pi. Hai mươi chín QTLs được phân  lập trong điều kiện low-Pi sau khi người ta loại trừ bớt trong quãng phân tử chứa gen đích  dưới 2 nghiệm thức low-Pi và normal-Pi. Hơn nữa, 45 QTLs bổ sung được phân lập thành công trên cơ sở giá trị “index” ((Trait_under_LowPi–Trait_under_NormalPi)/Trait_under_NormalPi) đối với mỗi tính trạng. Tổng số 74 QTLs này được chia ra thành những “Pi-dependent QTLs”. Bên cạnh, có 39 “Pi-dependent QTLs” được xếp vào cluster di truyền trong 9 “HotspotQTLs”. Quãng phân tử “Pi-dependent QTL” mang 19.613 gen có tính chất độc nhất (unique genes), 6.999 gen trong số đó biểu hiện khác biệt trình tự DNA với các vị trí đột biến có tính chất “non-synonymous” (không đồng dạng) giữa giống X178 và giống 9782. Tổng hợp kết quả GWAS in silico, có 277 gen ứng cử viên được phân lập, với 124 gen định vị trong vùng “HotspotQTL”. Kết quả phân tích transcriptome cho thấy có 21 gen biểu hiện, bao gồm gen “Pi transporter ZmPT7”  và gen có liên quan đến lộ trình strigolactones, ZmPDR1, biểu hiện trong phản ứng với thiếu lân một cách nhất quán trong những dòng bắp cận giao hoặc những mô tế bào. Điều đáng chú ý là ZmPDR1 trong rễ bắp có thể được điều tiết mạnh mẽ theo kiểu “up” bởi stress thiếu lân, cho thấy tầm quan trọng của khả năng ấy như một gen ứng cử viên phản ứng với “low-Pi stress” thông qua lộ trình strigolactones.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04696-9

Phân tích transcriptome xem mức độ biểu hiện gen điều khiển tính kháng bệnh mốc sương khoai tây

Nguồn: Nisha Bhatia, Jagesh Kumar Tiwari, Chandresh Kumari, Rasna Zinta, Sanjeev Sharma, Tanuja Buckseth, Ajay K Thakur, Rajesh K Singh, Vinod Kumar. 2024. Transcriptome analysis reveals genes associated with late blight resistance in potato. Sci Rep.; 2024 Jul 5; 14(1):15501. doi: 10.1038/s41598-024-60608-3.

Hình: Triệu chứng khoai tây bị bệnh mốc sương.

Bệnh mốc sương (late blight) gây thiệt hại nghiêm trọng ngành khoai tây trên toàn thế giới. Nghiên cứu này nhằm tìm ra những gen kháng bệnh mốc sương thông qua phân tích RNA-seq  với thao tác chủng bệnh nhân tạo trong điều kiện kiểm soát ảnh hưởng ngoại cảnh. Theo đó, hai con lai sô ma (potato somatic hybrids: dòng P7 và dòng Crd6) được xem xét cùng với 3 giống khoai tây Kufri Girdhari, Kufri Jyoti và Kufri Bahar (đối chứng). Phân tích transcriptiome cho thấy biểu hiện khác biệt gen có ý nghĩa thống kê (p < 0.05) trong các gen DEGs (differentially expressed genes), chúng được phân tích cả gen điều tiết kiểu “up” và kiểu “down”. Hơn nữa, DEGs được định tính theo chức năng thông qua công cụ Gene Ontology annotations và Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathways. Nhìn chung, một vài gen điều tiết kiểu “up” có trong dòng giống khoai tây kháng bệnh mã hóa protein như CC-NBS-LRR resistance protein, ankyrin repeat family protein, cytochrome P450, leucine-rich repeat family protein/protein kinase family, và MYB transcription factor. Phân tích đa dạng chuỗi trình tự trên cơ sở 38 chuỗi trình tự peptide đặc trưng cho 18 gen cho thấy có sự biến dị khá xa và sự hiện diện của ba motifs (cấu trúc bậc hai đặc thù) trong trình tự 15 amino acid. Các gen sàng lọc được minh chứng bởi real-time quantitative PCR. Đáng chú ý, những chỉ thị phân tử của biểu hiện gen đã được người ta phát triển thành công để chọn dòng kháng bệnh mốc sương. Kết quả này làm rõ được gen tham gia vào di truyền tính kháng bệnh mốc sương, sẽ là thuận lợi trong chiến lược quản lý bệnh này trong tương lai.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38969681/

“Heat maps” của 50 gen DEGs hàng đầu (differentially expressed genes) (p < 0.05) điều khiển tính kháng bệnh mốc sương khoai tây “dòng somatic hybrid P7” so với “dòng Kufri Bahar” (KB, đối chứng) thông qua “RNA-seq”. Trong “heat map”, mỗi dòng tương ứng với một gen. Các gen điều tiết theo kiểu “up” biểu thị màu đỏ, điều tiết theo kiểu “down” có màu xanh lá cây.