Tuần tin khoa học 625 (11-17/03/2019)

Chức năng gen GMBZL3 – phân tử điều hòa truyền tín hiệu trong cây đậu nành

Brassinosteroids (BRs) là hợp chất được thực vật sản sinh ra có ảnh hưởng nhất định đến tăng trưởng và phát dục. Trong cây Arabidopsis và cây lúa, phân tử TFs (transcription factors) BZR1 và BES1/BZR2 được xem là những regulators ở cận dưới của chu trình truyền tín hiệu hình thành protein BR. Những protein tương tự (GMBZLs) đã được tìm thấy trong cây đậu nành, ở đó, GMBZL2 được ghi nhận có vai trò duy trì protein BR trong điều tiết sự truyển tín hiệu. Tuy nhiên, nghiên cứu có tính chất bổ sung chỉ ra rằng người ta cần phải nghiên cứu vai trò của những GMBZLs khác nữa. nhóm nghiên cứu của Li Song thuộc Yangzhou University đã nghiên cứu vai trò của GmBZL3; kết quả được công bố trên tạp chí BMC Plant Biology. Các thành phần gen thể hiện ra, những domain có tính bảo thủ trong chuỗi trình tự aa, và thời gian lập đoạn của hệ gen thuộc 4 phân tử tương đồng GmBZL cho thấy GmBZL3 có chức năng bảo thủ trong cây đậu nành ở giai đoạn phát triển. Họ đã cho thể hiện thành công GmBZL3 trong đột biến Arabidopsis BR là bri1–5 được cứu những sai lệch trong kiểu hình bao gồm tính trạng không nhạy cảm của BR. Điều này cho thấy chức năng của GmBZL3 được bảo tồn trong cây đậu nành và những gen tương đồng trong cây Arabidopsis. Họ xác định những gen GmBZL3 điều tiết BR, và thấy rằng GmBZL3 là một phân tử chủ lực của protein TF (transcription factor) phản ứng với thể hiện gen điều tiết  BR và quyết đọnh sự tăng trưởng của cây đậu nành. Xem BMC Plant Biology.

Nghiên cứu chất gây ung thư và độc tố do EU tài trợ cho thấy giống bắp NK603 không có ảnh hưởng gây hại cho chuột

Nhóm nghiên cứu bao gồm 18 nhà khoa học thuộc nhiện tổ chức nghiên cứu của Châu Âu đã kết luận rằng giống bắp NK603 kháng với thuốc cỏ glyphosate không có ảnh hưởng bấp lợi nào trên chuột thí nghiệm Wistar Han RCC. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Archives of Toxicology. Phát hiện mới này vạch trần những nghiên cứu không chính thống của Gilles-Eric Séralini đã công bố trong Food and Chemical Toxicology năm 2012, họ đã tố cáo NK603 gây bệnh ung thư cho chuột. Đây là nghiên cứu lấy từ quỹ tài trợ của European Commission để xét nghiệm sự ẩn chứa độc tố mang tính chất mạn tính và dưới mạn tính (subchronic and chronic toxicity) cũng như bệnh ung thư do ăn bắp NK603. Nghiệm thức được thực hiện trong một thí nghiệm dài 90 ngày và 2 năm cho chuột ăn giống bắp ấy theo các tiêu chuẩn hướng dẫn của OECD để xét nghiệm hóa chất và theo khuyến cáo của EFSA về độ an toàn của thực phẩm cho thí nghiệm động vật. Kết quả cho thấy chuột ăn bắp NK603 bắp có xử lý glyphosate và NK603 không xử lý glyphosate, đều không có bất cú ảnh hưởng xấu nào đế sức khỏe chuột. Xem Archives of Toxicology.

Cơ sở dữ liệu chỉnh sửa hệ gen thực vật

Tổ chức “US National Science Foundation” (NSF) đã phát triển bộ cơ sở dữ liệu chỉnh sửa hệ gen thực vật do “Boyce Thompson Institute” đứng đầu để làm dịch vụ cất giữ thông tin trung tâm về những giống đột biến do hệ thống CRISPR-Cas tạo nên đối với các loài cây trồng đang được phát triển hoặc đã được báo cáo trong thư mục tạp chí khoa học. NSF mời các nhà nghiên cứu đang thực hiện công trình khoa học về chỉnh sửa hệ gen thông qua các cây đột biến có chủ đích để bổ sung th6ong tin của họ vào ngân hàng khiến thức này. Cho đến nay, cơ sở dữ liệu như vậy đã có nguồn thông tin của 400 dòng đột biến cà chua, xác định đích đến của ~150 gen ứng cử viên liên kết với tính miễn nhiễm của cây chủ đối với nhiều pathogens khác nhau. xem Molecular Plant (Molecular Plant 12, 127–129, February 2019).

Cây trồng chỉnh sửa gen có nhiều lợi ích trong nghiên cứu

Các nhà khoa học thuộc University of Saskatchewan đã tiến hành điều tra về những ý kiến và quan điểm của các nhà nghiên cứu hàng đầu trên thế giới các chính khách, các doanh nghiệp nông nghiệp đối với khả năng của cây trồng chỉnh sửa gen tại vị trí đặc biệt nào đó (không có DNA ngoại lai) khi so sánh với cây trồng biến đổi gen GMKết quả cho thấy rằng các chuyên gia đồng thuận rất lớn về lợi ích tiềm tàng của giống cây trồng chỉnh sửa gen đối với các tính trạng nông học có lợi (kháng bệnh, chống chịu hạn, năng suất cao và tính trạng khác) dẫn đến phẩm chất nông sản tốt (dinh dưỡng), đáp ứng với biến đổi khí hậu và an ninh lương thực toàn cầu. Vì công nghệ chỉnh sửa gen như vậy có sự chính xác cao, hầu hết chuyên gia đều tin rằng chỉnh sửa hệ gen sẽ có nhiều cơ hội hơn phương pháp cải tiến giống truyền thống để phát triển cây trồng có ưu điểm về tính trạng nông học mong muốn, chất lượng nông sản cao, nông dân có lợi nhuận cao, đáp ứng khí hậu đang biến đổi cực đoan, và an ninh lương thực toàn cầu. Tuy nhiên, quan điểm của những chuyên gia xã hội, chính trị học và môi trường ít kiên định hơn. Xem tạp chí Transgenic Research.

Xác định gen điều khiển độ chua của cây có múi

Vị chua của trái cây Citrus do phản ứng acid hóa cực trọng tại không bào của tế bào mô vận chuyển trong cây có múi, thông qua một cơ chế vẫn còn rất mơ hồ, chưa được biết rõ ràng. Phân tích di truyền cây petunia (hình) (cây dã yên thảo: Petunia sp.) - người ta xác định hai enzyme của không bào “vacuolar P-ATPases”, đó là enzyme PH1 và PH5. Hai enzyme này xác định màu hoa nhờ sự acid hóa rất mạnh mẽ (hyper-acidifying) của không bào trên cánh hoa. Các đồng phân như vậy trong chi Citrus bao gồm CitPH1 và CitPH5, được thể hiện tromng cây chanh chua, cam chua, bưởi chua và quả cây “rangpur lime”, trong khi giống cây có múi vị ngọt biểu hiện sự suy giảm cực mạnh để hình thành giống “acidless”. Sự điều tiết theo kiểu DOWN của hai gen CitPH1 và CitPH5 kết hợp với nhau tạo nên đột biến làm xáo trộn sự thể hiện của MYB, HLH và/hoặc yếu tố phiên mã WRKY để kích hoạt  PH1 và PH5 trong cây hoa petunia. Xem https://www.nature.com/articles/s41467-019-08516-3

Hình: Phân tích chanh ‘Frost Lisbon’ (Fli), chanh chua ‘Faris’ (Fso), và chanh ngọt ‘Faris’ t (Fsw).

1. Kiểu hình trái chanh, hoa và lá của  Fli, Fso, và Fsw
2. pH, titratable acid, và hàm lượng chất rằn hòa tan (°Brix) của nước chanh Fli, Fso, và Fsw
3. Real-time RT-PCR của CitPH1, CitPH5, và CitMAC9F1 mRNA
4. Real-time RT-PCR của CitAN1 mRNA trong chanh Fli, Fso và Fsw
5. Kiến trúc của alen CitAN1 và phân tử transcripts của nó trong nước chanh Fso và Fsw
6. Real-time RT-PCR của CitPH3, CitPH4, và CitAN11 mRNA.