Tuần tin khoa học 505 (14-20/11/2016)

QTL liên quan đến ZmCCT điều hòa sự trổ bông và phản ứng với stress trong điều kiện ngày dài

Cảm ứng với quang chu kỳ là khả năng của cây để đo lường độ dài ngày trong tự nhiên, cho phép cây kết hợp với nhiều hoạt động làm thay đổi rất lớn bên ngoài giúp cây tăng trưởng tốt. Gen ZmCCT được xác định trước đây là một homolog của phân tử “regulator” trong phản ứng quang kỳ của cây lúa  - Ghd7. Gen này kết hợp với QTL chủ lực điều khiển tính kháng bệnh Gibberella stalk rot của cây bắp. Tuy nhiên, sự điều tiết của gen này chưa được nghiên cứu. Các nhà khoa học thuộc Đại Học Nông Nghiệp Henan đã lập bản đồ di truyền gen QTL kết hợp với ZmCCT (ZmCCT-AQ). Các bộ “transcriptomes” của dòng lúa tự thụ không cảm quang Huangzao4 (HZ4) và dòng gần như đẳng gen của nó là (HZ4-NIL), có ZmCCT-AQ, đã được nhóm tác giả này giải trình tự, rồi so sánh. Phân tích chot hấy có một bộ gen biểu hiện khá mạnh mẽ HZ4-NIL nhiều hơn trong dòng lúa HZ4. Các gen ấy điều tiết theo kiểu UP d9u77o5c kết gắn với những phản ứng có tính chất thay đổi đồng hồ sinh học và các phản ứng với stress sinh học, phi sinh học. Protein HZ4-NIL khi biểu hiện làm tăng tính chống chịu khô hạn và chống chịu nóng, kháng bệnh tốt hơn so với dòng HZ4. Phân tích sâu hơn cho thấy ZmCCT và ZmCCA1, một trong những gen căn bản của sự kiện đồng hồ sinh học, là những mấu chốt quan trọng liên quan đến sự cảm quang và phản ứng chống chịu stress trong điều kiện ngày dài. Xem BMC Plant Biotechnology.

Hình 1: Thực hiện “fine mapping” qDPS10 và thời điểm trổ bông của HZ4, HZ4-NIL và con lai F1 (HZ4 × HZ4-NIL).

Biểu hiện mạnh mẽ của gen cà chua tác động đến tính trạng nông học thông qua  sự điều tiết gibberellin và auxin “homeostasis”

Trong cây Arabidopsis, mô phỏng miR171-GRAS được biết như một phân tử hoạt động chủ yếu trong việc duy trì sinh mô (meristem). Tuy nhiên, trong cây cà chua (Solanum lycopersicum), vai trò của nó chứa được biết rõ. Để nghiên cứu chức năng ấy, các nhà khoa học thuộc ĐH Chongqing, đứng đầu là Wei Huang, đã tạo ra ba loại hình cây cà chua transgenic: cây biểu biện kém SlGRAS24, cây biểu hiện mạnh mẽ SlGRAS24, và cây biểu hiện mạnh mẽ Sly-miR171. Cây biểu hiện mạnh mẽ SlGRAS24 (SlGRAS24-OE) có kiểu hình đa tính trạng (pleiotropic)  kết hợp với nhiều tính trạng nông học trong đó có chiều cao cây, ngày trổ bông, kiến trúc lá, tính trạng phân nhánh ngang, chiều dài rễ, số quả và sự phát triển. Các gen có liên quan với GA/auxin trong cây cà chua non SlGRAS24-OE được điều tiết theo kiểu DOWN và thay đổi sự đáp ứng đối với nghiệm thức có xử lý indole acetic acid hoặc gibberellic acid. Trong thời gian tung phấn, người ta phân tích transcriptome làm thay đổi sự biểu hiện của các gen trong giai đoạn phát triển phấn và truyền tín hiệu hormone, dẫn đến sụ phát triển và sự tạo quả cà chua theo lý thuyết. Kết quả cho thấy SlGRAS24 tham gia và tiến trình phát triển của cà chua nhờ sự truyền tín hiệu của gibberellin và auxin signalling. Xem Plant Biotechnology Journal.

Đột biến trên cơ sở TALENT gen COMT trong cây mía đường cải tiến sự phân hủy thành tế bào khi sản xuất ethanol

Công nghệ chuyển đổi tiên tiến trong sản xuất nhiên liệu sinh học  sử dụng sucrose từ cây mía đường (Saccharum spp.) để sản sinh ra ethanol đã được nghiên cứu. Cho dù quy trình này khá hiệu quả, nhưng việc khủ hàm lượng lignin có thể còn giúp cho người ta cải tiến một cách hiệu quả hơn chuyển đổi sinh khối thành ethanol. Đột biến truyền thống không tỏ ra có hi vọng để làm giảm hàm lượng lignin như vậy do mức độ bội thể của tế bào mía rất lớn. Do đó, nhóm nghiên cứu của Hui Zhang thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc đã sử dụng kỹ thuật TALEN (transcription activator-like effector nuclease) để kích thích tạo đột biến trong khu vực cực kỳ bảo thủ COMT (caffeic acid O-methyltransferase) của cây mía đường. Những đột biến ở vị trí đích của COMT  được xác định tới 74% ủa các dòng cây mía. Tần suất đột biến trong các dòng mutant được tìm thấy có tương quan thuận với sự giảm hàm lượng lignin. Sự kiện đột biến đóng góp 29–32% kết quả làm giảm lignin so với đối chứng.  Phân tích sâu cho thấy có những đỉnh điểm giống nhau giữa COMT mutants sơ khởi và các dòng con vô tính của chúng, cho thấy đột bi61n kết hợp với TALEN có thể giúp người ta chuyển vào con lai vô tính. Đây là báo cáo đầu tiên về lĩnh vực genome editing của mía đường. xem Plant Molecular Biology.

Genome của vi nấm được tổng hợp nhờ “Nanopore-Generated Reads”

Các nhà khoa học thuộc Keygene đã tổng hợp trong bộ genome của nấm Rhizoctonia solani chỉ bằng kỹ thuật “nanopore-generated reads”. Các nhà khoa học của Keygene, đứng đầu là Martin de Vos đã sử dụng công cụ “Oxford Nanopore Technologies' MinIon” để tạo ra trình tự bộ genome có kích thước 54 megabase đối với nấm R. solani, một đối tượng ký sinh truyền bệnh trong đất gây hại cho bắp, lúa, đậu nành. Công cụ “Oxford Nanopore MinIon” sản sinh ra 77.800 2D đơn vị “pass reads”, diễn dịch được 834 megabases, và trung bình chiều dài mỗi “read” là 10,7 kilobases. Bộ tổng hợp mới này tỏ ra gần với R. solani nhất, theo ý kiến các nhà nghiên cứu ấy. Đây còn là genome được công bố nhiều nhất từ chỉ có một “nanopore reads”. Xem BioRxiv.

CRISPR-Cas9 và đột biến trong Physcomitrella patens

 Khả năng của “CRISPR-Cas9 nuclease complex” đối với bất cứ phân tử DNA mục tiêu nào đó với sử dụng phân tử RNAs chỉ thị, đều cho phép chúng ta thực hiện kỹ thuật di truyền trong bộ genome của rất nhiều loài sinh vật. Các nhà khoa học thuộc INRA Centre de Versailles-Grignon, Pháp, đã mô tả cách thức sử dụng lần đầu tiên khá thành công CRISPR-Cas9 trong thực vật không có nhựa cây (nonvascular plant), loài rêu (moss), tên khoa học là Physcomitrella patens (hình). Họ đã thiết kết sgRNA (single-guide RNAs) để đánh dấu một gen “reporter” nội sinh, PpAPT, gen này, khi bất hoạt, có liên quan đến tính kháng với 2-fluoroadenine. Chuyển nạp gen vào protoplasts của rêu với những phân tử sgRNAs này và trình tự mã hóa của Cas9 lấy từ vi khuẩn Streptococcus pyogenes đã kích thích sự đột biến xảy ra tại gen PpAPT với khoảng 2% cây có khả năng tái sinh được. Các thể transformants biểu hiện tính kháng với 2-fluoroadenine. Sự mất đoạn đã được quan sát chủ yếu, với hầu hết các đột biến như vậy từ sự sửa lỗi có tính chất thay thế từng đoạn và “end-joining-driven”. Xem Plant Biotechnology Journal.

THÔNG BÁO

BIO Asia International Conference

HỘI NGHỊ QUỐC TẾ VỀ CNSH CHÂU Á được tổ chức vào ngày 14-15, tháng Ba năm 2017; tại Tokyo, Japan. Xem chi tiết conference website.