Tuần tin khoa học 609 (19-25/11/2018)

Gen tăng cường tính kháng bệnh tungro của cây lúa

Bệnh tungro của cây lúa được ví như bệnh ung thư lúa vì những triệu chứng gây ra của virus, như lùn, lá biến màu vàng đến vàng cam, và đẻ nhánh yếu mà việc điều trị vô cùng khó khăn. Gen RF2a được coi như làm tăng tính kháng của cây lúa đối với virus tungro. Các nhà khoa học của Indonesian Institute of Sciences đã chuyển nạp và cho thể hiện thành công gennày trong giống lúa IR64 thông qua biến nạp gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium với pCAMBIA vector. Sự thể hiện mạnh mẽ gen RF2a trong cây lúa IR64 transgenic được ghi nhận. Cây lúa này kháng tốt hơn so với cây lúa IR64 nguyên thủy, có thể so sánh với giống chuẩn kháng bệnh tungro là giống lúa Tukad Petanu. Họ xác nhận được vai trò của gen này trong cơ chế chống chịu thông qua xét nghiệm qRT PCR và tím thấy các mức độ kháng của gen trong cây kháng bệnh và tím thấy sự thể hiện rất thấp trong những cây không chống chịu bệnh. Xem Journal of Crop Science and Biotechnology.

Cập nhật kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen trên cây khoai tây

Cây đa bội thể có những hạn chế nhất định trong cải tiến giống và thao tác kỹ thuật di truyền, cũng như kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen khi quần thể con lai đang phân ly và làm thuần khiết gen mong muốn có trong cá thể con lai. Do đó, những loài cây này thường được nhân giống vô tính. Tuy nhiên, người ta đã cố gắng không ngừng trong việc chứng minh khả năng của công nghệ chỉnh sửa hệ gen được áp dụng có hệu quả cho loài cây trồng như vậy, đặc biệt trường hợp cây khoai tây, loài cây trồng làm lương thực, đứng hạng ba sau lúa nước và lúa mì. Nhà khoa học David Douches và ctv. thuộc Michigan State University đã báo cáo kết quả thành công gần đây nhất về chỉnh sửa hệ gen cây khoai tây, báo cáo được công bố trên tạp chí Frontiers in Plant Science. Họ sử dụng hệ thống TALENs và CRISPR, họ liệt kê các nghiên cứu trước đây về “genome editing” của cây khoai tây. Học kết luận rằng những kế hoạch trong tương lai khi sử dụng công nghệ này để cải tiến giống khoai tây là hoàn toàn khả thi. Thep đó, họ đã chỉnh sửa thành công gen StSSR2, StALS1, và StVlnv, những gen này điều khiển phẩm chất củ và kháng thuốc cỏ thông qua hệ thống TALENs. Họ còn đề cập đến hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR cho cây khoai tây để cải tiến tính trạng “waxy” của củ khoai. Kế hoạch trong tương lai là giống khoai tây lưỡng bội để dễ dàng hơn cho chọn tạo giống và chỉnh sửa hệ gen. Xem Frontiers in Plant Science.

Hệ thống CRISPR được sử dụng trong GENOME IMAGING

Ứng dụng công cụ CRISPR đã và đang được phát triển mạnh mẽ để chỉnh sửa hệ gen thông qua cái gọi là “genome imaging” (chụp ảnh hệ gen) với công nghệ CRISPR-Sirius. Nhà khoa học Hanhui Ma và ctv. thuộc ShanghaiTech University đã thực hiện chỉnh sửa hệ gen bằng cách nhìn thấy các gen đích trong nhân và trong nhiễm sắc thể của tế bào. Hạn chế là phải giải quyết cho được tính ổn định của phân tử “guide RNA”, nó đã được áp dụng rất sớm trong công nghệ này và dẫn đến hiệu quả đánh dấu trong hệ gen khá thấp. Trong hệ thống CRISPR-Sirius, tính ổn định của phân tử gRNA được tăng cường và độ tươi sáng được ghi nhận. Do đó, chiến lược cải biên như vậy hứa hẹn nhiều triển vọng để phát hiện gen đích cả về không gian và thời gian. Mặc dù nó được ứng dụng trên tế bào động vật lớp có vú trong nghiên cứu, nhưng công nghệ này sẽ trở nên quan trọng cho thực vật, đặc biệt là phát hiện các vị trí mà gen định vị. Xem Nature. 

CRISPR được chấp nhận như cây GMO tại 5 quốc gia

CRISPR khác với sinh vật biến đổi gen (GMOs) bởi nội dung cải biên thực hiện ngay trên gen nội sinh không phải gen ngoại sinh. Do đó, cộng đồng các nhà khoa học phân biệt nó rạch ròi với cây GM trong chiến lược an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp, xem nó như một công nghệ mới trong chọn tạo giống. Lịch sử cuộc chiến với quan điểm chấp nhận hay từ chối GMOs để tiếp cận với thương mại hóa giống GM đã diễn ra, đánh giá sự chấp nhận của công chúng đối với kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen theo hệ thống CRISPR để cải biện tính trạng lương thực là quan trọng hơn hết. Aaron Shew và ctv. thuộc University of Arkansas đánh giá người tiêu thụ WTC (willingness-to-consume: từ tự nguyện đến tiêu dùng) và WTP (willingness-to-pay: từ tự nguyện đến trả tiền mua hàng) đối với lương thực được cải biên bằng CRISPR so với cách làm truyền thống và so vối cách làm theo “GM food”. Có 56% (tại Hoa Kỳ), 47% (tại Canada), 46% (tại Bỉ), 30% (tại Pháp), và 51% (tại Úc) chấp nhận tiêu dùng cả sản phẩm lương thực thuộc GM và CRISPR. Họ thấy rằng lương thực qua CRISPR có thể bị chỉ trích phê phán như sản phẩm lương thực GMOs bởi công chúng. Sau cùng, họ thấy rằng sản phẩm lương thực qua CRISPR được người tiêu dùng chấp nhận mua. Xem Global Food Security.

Hệ thống enzyme CAS NUCLEASE tốt nhất

Kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen bằng CRISPR được ứng dụng trên nhiều loài cây trồng với enzyme Cas nucleases. Tuy nhiên, những nucleases như vậy không được so sánh trực tiếp với từng chủng loại khác nhau để xác định enzyme nào tốt nhất khi xem xét hiệu quả và tính chuyên biệt của enzyme. Nhà khoa học Nicola Patron và ctv. thuộc Earlham Institute, Anh Quốc thực hiện thí nghiệm so sánh này, họ ghi nhận ezyme bioRxiv. Sử dụng tế bào trần (protoplasts) của Arabidopsis và cây thuốc lá, những gen đích được phân lập, và điều kiện thí nghiệm được bố trí giống nhau, họ đã tiến hành so sánh các enzymes  Cas9 của vi khuẩn Staphylococcus aureus và Streptococcus pyogenes, những enzymes  Cas12a của vi khuẩn Acidaminococcus sp. và Lachnospiraceae bacterium. Hiệu quả của enzyme thay đổi khác nhau trong tạo đột biến có chủ đích, với Cas9 của vi khuẩn S. aureus cho hiệu quả tốt nhất. Họ tìm thấy sự tương quan giữa nucleotide và hiệu quả của enzymes này, dẫn đến kết luận rằng những variants có mức ổn định cao của Cas9 làm giảm đáng kể đột biến không chủ đích trong cây. Xem bioRxiv.

Công nghệ sinh học và năng lượng sinh học trong “carbon thấp”

Tổ chức BBSRC (Biotechnology and Biological Sciences Research Council), cùng với tổ chức EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) đã và đang thỏa thuận với nhau để tài trợ kinh phí cho sáu Networks có chức năng thực hiện công nghệ sinh học và năng lượng sinh học (BBSRC NIBB) nhằm giúp đỡ, khuyến khích và tạo điều kiện dễ dàng để chuyển kinh tế carbon thấp (low carbon economy) từ nguồn tài nguyên hóa thạch (fossil resources) để tạo ra năng lượng, nhiên liệu, hóa chất, và những vật liệu. Hệ thống đa ngành như vậy sẽ dẫn chúng ta đến ý tưởng mới về tiềm năng của nguồn tài nhiên sinh học trong sản sinh ra và chế biến các vật liệu, dược phẩm, hóa chất và năng lượng. Hệ thống này gồm có Algae-UK: khai thác tảo (algal treasure trove); Biomass Biorefinery Network (BBNet); Carbon Recycling: chuyển hóa chất thải của GHG thành hóa chất, nhiên liệu và thức ăn gia súc (CCNet); Elements of Bioremediation, Biomanufacturing & Bioenergy (E3B) Metals in Biology, Environmental Biotechnology Network (EBNet); và High Value Biorenewables (HVB) Network. Hệ thống như vậy sẽ khởi động từ 2019 đến 2024. Xem BBSRC News.

THÔNG BÁO

Đại Học “UC DAVIS EUROPEAN PLANT BREEDING ACADEMY CLASS 6” tuyển sinh

Đại Học California, Davis Plant Breeding Academy (PBA) thực hiện chương trình cấp bằng đào tạo từ năm 2006 với các lớp được tổ chức tại Hoa Kỳ, Châu Âu, Châu Phi và Châu Á. Bây giờ, chương trình đã đào tạo được 300 nhà chọn giống, 80% trong số họ thuộc tổ chức công nghiệp tư nhân. “Class 6” của “European PBA” sẽ bắt đầu từ tháng Mười 2019 và bây giờ cho phép đang ký tham gia học. Xem chi tiết UC Davis European Plant Breeding Academy, liên lạc với Joy Patterson qua email: jpatterson@ucdavis.edu hoặc trang web UC Davis.