Tuần tin khoa học 496 (12-18/09/2016)

Giống đậu nành kháng thuốc cỏ (DAS-44406-6) ở Brazil – xét về cấu trúc, được xem như tương đương với giống đậu nành không chuyển gen

Giống đậu nành kháng thuốc cỏ viết tắt là HT có tên gọi DAS-444Ø6-6 – xét về cấu trúc, được xem như tương đương với giống đậu nành không chuyển gen, theo một nghiên cứu của Brandon Fast và ctv. thuộc Dow AgroSciences. Kết quả được công bố trên tạp chí GM Crops and Food. Cây sự kiện DAS-44406-6 (Enlist E3) đã được phát triển bởi MS Technologies and Dow AgroSciences LLC. Nó biểu hiện có những enzyme như aryloxyalkanoate dioxygenase-12 (AAD-12), 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (2mEPSPS), và phosphinothricin acetyl transferase (PAT), liên quan đến kháng thuốc cỏ 2,4-D, glyphosate, và glufosinate, theo thứ tự. Khảo nghiệm ngoài đồng được thực hiện tại Brazil trong vụ mùa 2011-2014. Các nghiệm thức có giống đậu nành chuyển gen và giống nguyên thủy của chúng đã được tiến hành trên lô có thuốc cỏ và lô không thuốc cỏ. Số liệu được phân tích phương sai thông qua một mô phỏng toán học chung tại cùng một địa điểm, có lập lại ngẫu nhiên. Những xét nghiệm thống kê sinh học được áp dụng để so sánh các nghiệm thức ấy. Không có khác biệt có ý nghĩa về thống kê giữa việc phun thuốc cỏ và không phun thuốc cỏ trên giống đậu nành DAS-444Ø6-6 và giống đậu nành “non-GM isoline” đối với 71 thành phần hợp chất được đo đếm trong hạt và trong thân rạ cây đậu. Những kết quả bổ sung về tính chất tương đương ấy cũng được minh chứng trên đồng ruộng tại Hoa Kỳ. Xem GM Crops and Food.

Defensin của thực vật từ cây Alfalfa có liên quan đến tính kháng bệnh rỉ sắt trên lá của lúa mì chuyển gen

Bệnh rỉ sắt trên lá lúa mì do nấm Puccinia triticina (Pt) là đối tượng quan trọng về mặt kinh tế do những thiệt hại to lớn của nó về năng suất. Giống kháng bệnh đã và đang được sử dụng để quản lý bệnh này, nhưng tính kháng có tính chất di truyền như vậy khá hạn hẹp và chưa đạt hiệu quả mong muốn khi trên đồng ruộng xuất hiện nòi sinh lý mới có độc tính. Phát triển giống lúa mì chuyển nạp gen biểu hiện được “defensin” kháng khuẩn là cách tiếp cận khá triển vọng trong chiến đấu với bệnh rỉ sắt. Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Jagdeep Kaur thuộc Donald Danforth Plant Science Center đã chuyển nạp gen vào hai giống lúa mì bẳng một gen khảm (chimeric gene) mã hóa protein có chất kháng khuẩn “defensin”, gen MtDEF4.2, của cây alfalfa (Medicago truncatula) (hình). Các dòng transgenic được phát triển từ những cây sự kiện độc lập nhau đã được người ta đánh giá. Phân tích cho thấy dòng lúa mì đồng hợp transgenic biểu hiện gen MtDEF4.2 làm cho cây kháng bệnh với nòi Pt có tên là MCPSS so sánh với dòng không chuyển gen làm đối chứng. Phân tích sâu hơn cho thấy sự hiện diện của cả hai tính kháng trước và sau khi xâm nhập của giác mút (haustoria) gây bệnh rỉ sắt trên lá những cây transgenic. Tuy nhiên, gen MtDEF4.2 không ảnh hưởng đến sự định cư của những vi nấm có ích “mycorrhiza” như Rhizophagus irregularis trong rễ lúa mì. Kết quả cho thấy defensin MtDEF4.2 có thể cung cấp cho cây tính kháng bệnh rỉ sắt mà không ảnh hưởng gì đến sự cộng sinh với các nấm mycorrhizal có ích. Xem Transgenic Research.

Hình 1: Cassette thể hiện gen có tính chất “chimeric” MtDef4.2 và cách thức biểu hiện của gen này trong cây lúa mì transgenic.

Agrobacterium-delivered CRISPR/Cas9 trong đột biến bắp

Công cụ mới và nhiều tiềm năng CRISPR/Cas9 trong kỹ thuật “genome editing” đang được áp dụng trên nhiều sinh vật. Mặc dù kỹ thuật tiếp cận này đơn giản hơn kỹ thuật “genome eding” khác dựa trên các enzyme “nuclease”, nhưng cách thức tối ưu hóa CRISPR/Cas9 xem xét việc phóng thích phân tử DNA và những phương pháp tái sinh mô tế bào của loài sinh vật được công bố. Si Nian Char và ctv. thuộc Đại Học Iowa State  và ghi nhận rằng giống bắp của đại học ISU - CRISPR, trong đó, người ta sử dụng vi khuẩn  Agrobacterium được phóng thích nhờ CRISPR/Cas9 để có được tần suất cao các đột biến phát sinhtrong cây bắp. Hệ thống này gồm có vi khuẩn Escherichia coli làm “cloning vector” và một “Agrobacterium binary vector”. Nó có thể được sử dụng để dòng hóa bốn phân tử “guide RNAs” khi xác định một hay nhiều gen cần có. Nhóm nghiên cứu đã đánh giá hệ thống này thông qua tần suất phát sinh đột biến và di truyền khi sử dụng bốn gen của bắp thành hai cặp gen mang tính chất lập đoạn (duplicated pairs). Thế hệ T₀ của cây sự kiện transgenic với bất cứ một kết hợp đột biến nào trong hai loci ấy đã thể hiện ở mức trên 70%. Trong thế hệ T₁, cá thể chỉ mang những alen đột biến mong muốn và không có “CRISPR/Cas9 transgene” có thể được tạo ra. Sự lây nhiễm kép của các phôi bởi sự kết hợp giữa hai chủng nòi của vi khuẩn Agrobacterium mang những phân tử Cas9/gRNA khác nhau, có thể được hoàn thiện để tiết kiệm nguồn vật liệu. Giống bắp ISU CRISPR có thể là công cụ thật sự hiệu quả đối với phát sinh đột biến mong muốn trên cây bắp. Xem Plant Biotechnology Journal.

Các nhà khoa học Úc giải mã trình tự cỏ ba lá (clover)

Một các nhà khoa học Tây Úc và Nhật Bản đã và đang thực hiện giải trình tự genome cây cỏ ba lá (tên tiếng Anh là “subterranean (sub) clover”, genus: Trifolium). Loài “Sub clover” là cây họ đậu hàng niên được sử dụng làm đồng cỏ quan trọng nhất ở Australia, với diện tích gieo trồng ước khoảng 29 triệu ha. Các nhà sinh học phân tử thuộc Đại học Western Australia (UWA) đứng đầu là cho rằng thách thức không phải chỉ xác định trình tự DNA của  loài “sub clover”, mà còn phải hiểu chức năng của gen. Công trình giải mã trình tự genome được công bố chính thức lần đầu tiên đối với cây cỏ ba lá hàng niên, với mức độ mô tả được là 85,4 % genome của cây “sub clover”, tổng số:  42.706 gen. Giáo sư William Erskine  và và Giám Đốc của tổ chức khoa học “UWA Centre for Plant Genetics and Breeding” nói rằng: sự hiểu biết về genome cây “sub clover” sẽ giúp chương trình cải tiến giống của những cây họ đậu khác làm đồng cỏ chăn nuôi với những bộ genome phúc tạp hơn nhiều lần, ví dụ như cây “white clover” và cây “red clover”, cây “medics” hàng niên, cây cỏ alfalfa (lucerne). Xem UWA News.

Đánh giá sức khỏe của giống lợn transgenic biểu hiện 5 gen của người

Thao tác kỹ thuật di truyền trên lợn (Sus domesticus) chỉ ra rằng “xenotransplantation” có thể là kỹ thuật tương đối có triển vọng trên việc ghép ngoại lai (xenograft) bộ phận sống của linh trưởng [xeno: có nghĩa là foreign; mô ngoại lai được cấy ghép khi mô còn sống] được áp dụng trên lợn. Tuy nhiên, sự cải biên của các gen trong các con lợn cho gen (donor pigs) thông qua kỹ thuật “knock-out/knock-in” nhằm tăng cường tính chống chịu với cơ quan ngoại lai ghép vào thể nhận; vẫn chưa được đánh giá một cách khoa học về sức khỏe của con cho. Nhóm nghiên cứu của Dae-Jin Kwon thuộc “National Institute of Animal Science”, South Korea, đã phát triểnnhững lợn con transgenic thuộc “Massachusetts General Hospital”bằng kỹ thuật “knock-out” gen α-1,3-galactosyltransferase (GT) và bằng kỹ thuật “knock-in” cùng một lúa năm gen của người, đó là: DAF, CD39, TFPI, C1 inhibitor (C1-INH), và TNFAIP3 (A20). Tất cả sản phẩm của 5 protein riên biệt được sản sinh thành công trong lợn con transgenic vừa sinh ra. Khi những xét nghiệm đầu tiên cho thấy không có bất thường nào trong lơn con transgenic, người at tiến hành xem xét sâu hơn lợn con transgenic này với bất thường là số lượng tiểu cầu thấp, bạch cầu thấp, và tế bào lymphocyte thấp. Tuy nhiên, lợn con transgenic có số lượng hồng cầu giống như đối chứng. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biểu hiện transgenic đối với năm gen kể trên có thể được xem như thành công. Nghiên cứu còn cho thấy cơ sở trong việc xác định các liều lượng tối ưu trong thể hiện transgene để sản sinh ra những con lợn transgenic  cho gen mà không có bệnh tật gì. Xem  Transgenic Research.

THÔNG BÁO

BIO-Europe

BIO-Europe lần thứ 22^nd được tổ chức vào ngày 7-9, tháng 11 năm 2016; tại Cologne, Germany. Xem conference website.