Tuần tin khoa học 516 (06/02-12/02/2017)

Ảnh hưởng của đất mặn đối với sự biểu hiện gen Cry1Ac trong cây bông vải chuyển gen Bt

Các nhà khoa học thuộc ĐH Nông Nghiệp Nanjing Và Viện Hàn Lâm KHNN Trung Quốc đã nghiên cứu ảnh hưởng của đất mặn đối với sự thể hiện gen mã hóa protein Bt - Cry1Ac và hiệu quả kiểm soát sâu hại bông (Helicoverpa armigera) ngoài đồng ruộng đang canh tác giống bông chuyển gen trên cơ sở 3 mức độ mặn khác nhau. Kết quả nghiên cứu này giúp chúng ta hoạch định các chiến lược làm thế nào kiểm soát sâu hại bông “bollworm” trên cây bông Bt với nhiều mức độ mặn khác nhau. Kết quả cho thấy, trong thời vụ trồng bông, hàm lượng protein Bt trong lá cây bông Bt và hoạt tính diệt sâu của nó giảm khi có mặn xâm nhập. Thí nghiệm trong phòng cho thấy: có tương quan nghịch giữa hàm lượng protein Bt của lá bông vải với mức độ nhiễm mặn trong đất. Quần thể sâu đục quả bông đạt đỉnh cao nhất trong đất mặn trung bình, theo quan sát ngoài đồng. Các nhà nghiên cứu này cho rằng đất mặn nhiều có thể làm thay đổi chất lượng dinh dưỡng của nó hoặc làm thay đổi những tính trạng khác. Xem PLOS One.

Thể hiện mạnh mẽ  gen BASS2 làm tăng cường sản lượng dầu của hạt cây Arabidopsis

 Dầu hạt là t1nh trạng quan trọng cho dinh dưỡng của người và gia súc cũng như trong công nghiệp. Công nghệ di truyền được áp dụng để gia tăng hàm lượng dầu trong hạt. Tuy nhiên, rất ít trong những chiến lược nghiên cứu ấy gắn liền với thao tác kỹ thuật “transporters”. Pyruvate là nguồn carbon quan trọng để sinh tổng hợp acid béo trong plastids, và nhu cầu của phôi làm gia tăng sự tích tụ dầu đã được báo cáo. Nhóm nghiên cứu của Eun-Jung Lee thuộc  Pohang University of Science and Technology, Hàn Quốc đã đặt mục tiêu nghiên cứu của họ nhằm thúc đẩy sinh tổng hợp dầu nhiều hơn thông qua gia tăng pyruvate vào trong plastids. Họ đã cho thể hiện “plastid-localized pyruvate transporter” có tên là BILE ACID:SODIUM SYMPORTER FAMILY PROTEIN 2 (BASS2) trong cây Arabidopsis thaliana. Những cây Arabidopsis chuyển gen ấy thể hiện mạnh mẽ gen BASS2, làm cho hạt trở nên to hơn và nặng hơn. Hạt của cây transgenic chứa 10-37 % dầu nhiều hơn cây nguyên thủy (wild types) cho dù hàm lượng protein và carbohydrate tương đương. Điều đó phản ánh có một sự gia tăng 24-43% năng suất dầu trên mỗi cây. Các số liệu trên minh chứng rằng có sự biểu hiện mạnh mẽ và đặc biệt của “pyruvate transporter BASS2” có thể sẽ thúc đẩy sản sinh ra dầu trong hạt cây Arabidopsis. Thêm vào đó, người ta còn chứng minh được thao tác kỹ thuật trên những transporters đặc biệt là cách tiếp cận khả thi để gia tăng hàm lượng dầu trong hạt. Xem Frontiers in Plant Science.

Lập trình hệ thống tự vệ chống virus của cây bằng Genome Editing

Nghiên cứu sự tương tác giữa cây và virus đã và đang tăng lên nhằm giúp chúng ta hiểu biết rõ hơn về cơ chế kháng của cây chủ, ngần ấy cung cấp cho chúng ta những công cụ mới trong cải tiến giống cây trồng. Trong thâp niên trước đây, kỹ thuật làm câm gen bằng RNA interference,  đã được sử dụng để kích thích dự tự vệ của cây chống virus với sự trợ lu65c của công nghệ di truyền. Hệ thống mới về chỉnh sửa bộ genome (GES) đã và đang làm một cuộc cách mạng giúp cây kháng lại xâm nhiễm của virus. Hệ thống GES nổi tiếng nhất là ZFN (zinc finger nucleases), TALEN (transcription activator-like effector nucleases), và CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9 endonuclease). Chúng du nhập vào những đột biến, mà đột biến ấy có thể khóa lại hoạt động của gen, thông qua sự dứt gãy gây đôi tại những trình tự DNA nào đó thông qua tái tổ hợp có tính chất “non-homologous” “end-joining”. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây về GES đặc trưng cho phân tử ssRNA, bao gồm virus genomes, đã mở đường cho nhiều nghiên cứu trong tương lai giúp cây có khả năng tự vệ đối với RNA viruses.Hầu hết các loài virus gây bệnh cho cây đều có RNA genome với ít nhất 784 loài có phân tử ssRNA cực kỳ năng động. Trong nghiên cứu này, Gustavo Romay và Claude Bragard tóm lược lại tiến bộ mới nhất trong cái gọi là “antiviral defenses” của cây qua trung gian GES.  Họ đã luận cách vận hành hiện nay đối với nông sản được sử dụng công nghệ nói trên. Xem Frontiers in Microbiology.

Sử dụng CRISPR/Cas9 để tách chính xác những transgenes của cây lúa

Hệ thống CRISPR/Cas9  như một công cụ hữu hiệu trong chỉnh sửa gen có chức năng thông qua sử chữa lại đức gãy dây đôi dẫn dắt bởi đột biến có tiêu điểm. Hệ thống RNA-guided nuclease này hầu như được áp dụng nhằm kích hoạt đột biến điểm hoặc đột biến chèn đoạn ngắn tại một hoặc nhiều loci. Các nhà nghiên cứu thuộc University of Arkansas, đứng đầu là Vibha Srivastava, đã sử dụng CRISPR/Cas9 để cắt những marker genes của genome cây trồng nhằm phát triển cây chuyển gen không có marker chọn lọc. Một dòng lúa transgenic thể hiện gen β-glucuronidase (GUS) được chuyển nạp nhờ vi khuẩn Agrobacterium hoặc súng bắn gen với vector biểu hiện Cas9 và hai phân tử RNAs có tính chất dẫn dắt để xác định  mỗi một đầu của gen GUS. Phân tích các dòng chuyển nạp có khả năng tìm thấy vị trí cắt ở tần suất thấp trong dòng tái sinh từ mô sẹo. Tuy nhiên, mộ tần suất cao hơn rất đáng kể về sự cắt ấy trong các dòng cây, cho thấy hiệu quả chính xác của Cas9:gRNA ở cây tái sinh. Công nghệ làm loại trừ những chỉ thị chọn lọc ấy nhắm cắt bỏ một đoạn DNA mà không làm phát sinh đột biến, hệ thống Cas9:gRNA còn có thể là một công cụ rất hiệu quả tạo ra những cây không có marker. Xem Plant Cell, Tissue and Organ Culture.

Genomes của hai loài ký sinh gay bệnh sốt rét cho người

 Các nhà khoa học thuộc Wellcome Trust Sanger Institute và những đồng sự quốc tế của họ đã phát hiện những genome của ít nhất hai loài ký sinh gây bệnh sốt rét cho người. Genome của Plasmodium falciparum được nghiên cứu rất kỹ, trong khi người ta biết rất ít genome con Plasmodium malariae và Plasmodium ovale, mà chúng có thể gây ít nhất 5% người mắc bệnh sốt rét trên thế giới.  Các nhà khoa học này đã xác định trình tự genome của các loài Plasmodium rồi phân lập những gen có khả năng gây bệnh cho người cũng như thích nghi với bệnh nhân (ký chủ). Họ thấy rằng hơn 40 % genome của P. malariae và P. ovale có chứa những genes  có khả năng tránh khỏi hệ thống miễn dịch của người. Như vậy P. malariae có hai học mới của gen rất giống với hình thức của gen virus RH5 trong con P. falciparum. RH5 rất cần thiết đối với ký sinh P. falciparum xâm nhập vào hồng huyết cầu của người và là một trong những đối tượng để làm “malaria vaccine”. P. ovale có hai loài ký sinh rất khác nhau, Plasmodium ovale wallikeri và Plasmodium ovale curtisi. Họ cho rằng sự tách ra hai loài như vậy rất là xưa và xảy ra lâu lắm rồi trước khi chúng làm độc tố mang tính chất P. falciparum. Xem Wellcome Trust Sanger Institute.

Phát triển hệ thống mới sử dụng mobile phone để xử lý bệnh

Một nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Nature Communications cho rằng người ta có thể sử dụng mobile phones đeể phát hiện và xử lý bệnh.  Trong khi mobile phones rất tiện dụng để thu thập, xử lý, và chuyển thông tin, chúng rất hiếm khi tiếp cận với các hệ thống sinh học. Một nhóm các nhà khoa học thuộc University of Maryland đã nghiên cứu cách thức vá lại giữa lỗ hổng của electronics và sinh học. Họ tập họp các bản chất của electronic thuộc phân tử redox, mà chúng có thể lập trình với những công cũ microelectronic ví dụ trong mobile phones. Chúng sẽ thao tác kỹ thuật trên vi khuẩn nhằm tương thích với những “redox molecules” như vậy tạo nên khả năng truyền tín hiệu tại môt nhóm các tế bào, rồi biểu hiện cùng hành động; và bật mở công tác on và off của sự thể hiện gen. Họ tập trung vào vi khuẩn để chế tạo ra thuốc và chuyển đến một vị trí đặc biệt nào đó.  Xem Scientific American.

THÔNG BÁO

HỘI NGHỊ LẦN THỨ 4 VỀ CNSH VÀ CHỌN GIỐNG MỄ CỐC

Hội nghị lần thứ Tư  về công nghệ sinh học và chọn tạo giống mễ cốc [4^th Conference of Cereal Biotechnology and Breeding: CBB4] được tổ chức tại Budapest, Hungary vào ngày 6-9 tháng 11 năm 2017. Xem CBB4 website.