Tuần tin khoa hoc 554 (30/10-05/11/2017)

Thể hiện protein BT trong vết thương do côn trùng tấn công khoai tây

Các nhà khoa học Thỗ Nhỉ Kỳ đã thực hiện một nghiên cứu xem xét tầm quan trọng của sự thể hiện gen kháng thuốc sâu (SN19) trong cây khoai tây. Kết quả khoa học được công bố trên tạp chí Plant Biotechnology Reports. Họ thiết kế hai vectors thông qua lai dòng vô tính (cloning hybrid) gen SN19 dưới sự kiểm soát của một promoter được phân lập từ cây măng tây (Asparagus) và CaMV 35S promoter, rồi chuyển nó vào vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens chủng nòi EHA 105. Bốn giống khoai tây (Marabel, Innovator, Tokat 10/1 và Tokat 6/24) được chuyển nạp với chủng nòi (strain) EHA 105 mang vector cấu trúc ấy. Kết quả chạy PCR cho thấy có 43 trong tổng số 154 cây transgenic thể hiện gen SN19, kết quả được thẩm định lại bằng Western blot. Vết thương cơ giới (sâu cắn) trên cây transgenic thể hiện hàm lượng cao của protein SN19 trong giai đoạn sâu cắn phá. Xét nghiệm sinh học trên lá khoai tây, con bọ “Colorado potato beetle” và con sâu vẽ bùa lá cà chua - có tỷ lệ sâu chết thể hiện 100% trên cây khoai tây transgenic. Theo kết quả này, người ta kết luận rằng cây khoai tây transgenic biểu hiện được gen diệt sâu (insecticidal gene) cắn phá, với độc tố của Cry protein giảm. Xem Plant Biotechnology Reports.

Làm câm gen PsCPK1 của pathogen tăng cường tính kháng bệnh sọc rỉ sắt của lúa mì

Vi nấm gây rỉ sắt đang tàn phá các ruộng lúa mì. Người ta hi vọng sẽ kiểm soát được pathogen này, một nhóm các nhà nghiên cứu của Northwest A&F University “Tuo Qi” đã sáng tạo ra cây lúa mì biến đổi gen ổn định thể hiện phân tử ngắn “RNA can thiệp” (siRNAs) có khả năng làm câm các gen của nấmPuccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), tác nhân gây bệnh rỉ sắt trên lúa mì (stripe rust). Nhóm  nghiên cứu đã nhắm đến gen PsCPK1, một gen từ nấm Pst kích hoạt mạnh mẽ ở giai đoạn đầu xâm nhiễm vào cây lúa mì. Đột biến “knock-out” gen PsCPK1 thông qua việc làm câm gen từ cây chủ (HIGS: host-induced gene silencing) cho thấy có sự suy giảm đáng kể chiều dài của khuẩn ty (hyphae) và kiểu hình gây bệnh. Kết quả cho thấy PsCPK1 vô cùng quan trọng trong phát sinh bệnh cây, điều tiết tăng trưởng và phát triển của nấm Pst. Hai dòng nhiễm bệnh được chuyển nạp gen, sau đó, chúng thể hiện cấu trúc của “RNA interference” (RNAi). Cây lúa mì transgenic biểu hiện ở mức độ cao tính kháng bền vững này với nấm Pst qua thế hệ T₃ đến T₄. Sự hiện diện của RNA can thiệp như vậy trong cây lúa mì transgenic được xác định bởi xét nghiệm northern blotting, và các phân tử RNAs ấy được tìm thấy điều tiết theo kiểu DOWN khi thể hiện gen PsCPK1 trong cây lúa mì. Xem Plant Biotechnology Journal.

Áp dụng CRISPR-CAs9 trong cây hoa Cúc sử dụng các transgenes làm đích đến

Trong khi hệ thống CRISPR-Cas9 được ứng dụng rộng rải trong nhiều loài cây trồng, việc sử dụng các đột biến trong cây đa bội thể, đặc biệt trong những loài chưa co thông tin về hệ gen (genome information), vô cùng khó khắn. Thí dụ, cây hoa cúc chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium), một trong những loài hoa cắt cành quan trọng về mặt kinh tế, nó là cây lục bội thể (hexaploid) và chưa có đầu đủ thông tin hệ gen. Nhóm các nhà khoa học Nhật Bản đứng đầu là Mitsuko Kishi-Kaboshi thuộc National Agriculture and Food Research Organization, cố gắng cải tiến hệ thống chỉnh sửa gen với CRISPR-Cas9 nhằm đưa vào cây cúc các đột biến mong muốn. Họ đã phát triển cây cúc transgenic thể hiện gen mã hóa yellowish-green fluorescent protein từ gen Chiridius poppei (CpYGFP) và chỉnh sửa gen CpYGFP. Họ chọn ra hai phân tử sgRNAs xác định đích đến ở các vị trí khác nhau trên gen CpYGFP. Họ thu được những calli chuyển gen chứa các gen đột biến CpYGFP. Phân tích cho thấy các tế bào có gen đột biến theo chủ đích CpYGFP phát triển độc lập có gen CpYGFP nguyên gốc tại một callus. Cuối cùng họ thu được chồi thân CRISPR−CpYGFP-chrysanthemum có đột biến như mong muốn trong gen CpYGFP. Đây là báo cáo khoa học đầu tiên trên cây hoa cúc chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9. Xem chi tiết Plant and Cell Physiology.

Gen được chỉnh sửa nhờ CRISPR-Cas9 làm quả cà chua kéo dài độ chín

Các nhà chọn giống đều mơ ước phát triển được các dòng con lai của mình thông qua biến nạp gen được ổn địnhvới giá trị gia tăng càng nhanh càng tốt. Với công nghệ chỉnh sửa hệ gen hiện nay, người ta sử dụng hệ thống CRISPR-Cas9, với hi vọng đạt được mục đích chọn giống nhanh nhất. Muốn đánh giá khả năng ứng dụng CRISPR-Cas9 trong chọn tạo giống mới, nhóm các nhà khoa học của Qing-hui Yu thuộc Xinjiang Academy of Agricultural Science, Trung Quốc đã thực  hiện một nghiên cứu nhằm phát triển cây cà chuacó quả sống lâu hơn(long shelf-life) thông qua nội dung thay thế gen bằng phương pháp đồng dạng (homology) được sửa chữa trực tiếp (HDR) qua hệ thống CRISPR-Cas9. Họ thay thế genALC của cà chua bằng một gen lặn alc. Tần suất đột biến trung bình là 72,73%. Tuy nhiên, hiệu quả thay thế như vậy rất thấp (7,69%) trong thế hệ T₀. Không có đột biến lặn đồng hợp tử được tìm thấy ở cây T₀. Cây đột biến dị hợp tử di truyền khá ổn địnhđến thế hệ T₁ rồi phân ly. Đồng hợp tử mong muốn alc bấy giờ được tìm thấy ở thế hệ T₁. Như vậy, thay thế gen bằng CRISPR-Cas9 qua HDR có thể là một phương pháp đáng giá cho chọn giống cà chua. Xem Scientific Reports.

Trình tự hệ gen cây cỏ ngọt (Stevia)lần đầu tiên được giải mã

Các nhà khoa học thuộc tổ chức “Pure Circle Stevia Institute” và “Key Gene” hợp tác với nhau lần đầu tiên giải mã trình tự hệ gen cây cỏ ngọt (stevia). Stevia là cây cỏ ngọtnhư đường nhưng không cung cấp calories được sử dụng làm thực phẩm và rượu tại hơn 150 nước. Họ đã xác định hàng triệu markers mới trong toàn bộ genomes, mà chúng làm tối ưu hóa mức độ steviol glycosides, bao gồm việc cải tiến mức độ glycosides tối thiểu, đó là Reb D và Reb M. Phần chú thích trên hệ gen cây cỏ ngọt với chuỗi trình tự chất lượng cao của ba giống cỏ ngọt chính được tư liệu hóa vào phần mềm CropPedia, một công cụ bioinformatics được phát triển bởi Key Gene để quan sát và phân tích tất cả cơ sở dữ liệu thuộc genomics, transcriptomics và metabolomics của cây cỏ ngọt.  Xem PureCircle Stevia Institute.

Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc (CAS) phát triển giống lợn ít mỡ

Các nhà khoa học của Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc (CAS) phát triển giống lợn ít mỡ, thành công thông qua hệ thống chỉnh sữa gen. Kết quả được công bố trên tạp chíProceedings of the National Academy of Sciences. Theo đó, họ đã sử dụng CRISPR-Cas9 để thay thế một protein trong hệ gen lợn làm chúng nhạy cảm với lạnh, dẫn đến cơ thể sản sinh ra nhiều mỡ hơn. Họ chèn vào một protein tương tự từ hệ gen chuột như một protein thay thế, dẫn đến cải tiến khả năng chịu lạnh của cơ thể, làm giảm lượng mỡ xuống còn 24% so với bình thường, và làm tăng tỷ lệ nạc. Họ đã phát triển giống lợn ít béo này giúp nông dân chăn nuôi thu nhập tốt hơn có dằn lợn chịu lạnh tốt hơn. Xem PNAS.

THÔNG BÁO

BIO-Europe 2017

Hội nghị quốc tế hàng năm “BIO-Europe” lần thứ 23 được tổ chức vào ngày 6–8, tháng 11 năm 2017, tại Berlin, Germany. Xem conference website.