Tuần tin khoa học 632 (29/04-05/05/2019)

LNCRNA điều khiển tính nhiễm với CRY1Ac của sâu đục quả bông vải

Thâm canh cây trồng với giống kháng sâu hại chính nhờ Bt proteins đã góp phần quan trọng trong sự tiến hóa tính kháng côn trùng như một phản ứng tự nhiên. Sâu đục quả bông vải có tên tiếng Anh là “pink bollworm” được quản lý bằng Bt protein Cry1Ac, có tác dụng kháng sâu khá hiệu quả, liên kết với đột biến trong gen PgCad1, gen này mã hóa protein có tên là cadherin liên kết chặt với Cry1Ac trong ruột của sâu hại. Theo nghiên cứu trước đó, Shenyun Li và ctv. thuộc Nanjing Agricultural University, Trung Quốc, đã ghi nhận phân tử lncRNA (long non-coding RNA) liên kết cả tính kháng và tính nhiễm đối với Cry1Ac. Theo nghiên cứu mới đây, họ đã xét nghiệm giả thuyết rằng làm giảm sự thể hiện của phân tử lncRNA sẽ làm giảm sự phiên mã gen PgCad1 và tính nhiễm đối với Cry1Ac. Công trình khoa học này được in trên tạp chí Pesticide Biochemistry and Physiology. Kết quả phân tích “Quantitative RT-PCR” cho thấy: cho sâu đục quả bông có tính nhiễm ăn “neonates” có chứa phân tử siRNAs (small interfering RNAs) làm cho vùng mục tiêu lncRNA bị tác động nhưng không ảnh hưởng đến PgCad1 làm giảm số lượng của các phân tử phiên mã (transcripts) của cả hai lncRNA và PgCad1. Hơn nữa, khi cho sâu ăn neonates có siRNA kết quả làm giảm tính nhiễm đối với Cry1Ac. Như vậy, lncRNA làm tăng sự phiên mã PgCad1 và tăng tính nhiễm đối với sâu đục quả bông đối với Cry1Ac. Xem Pesticide Biochemistry and Physiology.

Giống lúa chống chịu mặn tại Ấn Độ

Các nhà khoa học Ấn Độ thuộc Bose Institute, Kolkata, đã phát triển thành công giống lúa chuyển gen chống chịu mặn, trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới, cho thấy sự tăng trưởng bình thường và năng suất bình thường như không có mặn. Họ đã sử dụng các gen có trong loài hoang dại rất gần loài lúa hoang Porteresia coarctata. Loài này, là loài bản địa ở vùng Nam Á, được biệt có tính chất “halophyte”, là nguồn cho gen kháng mặn rất phong phú. Người ta đã phân lập gen chống chịu mặn từ loài bản địa này có tên là gen PcINO1. Gen PcINO1 mã hóa protein có hoạt tính của enzyme chống chịu mặn, tổng hợp ra inositol khi cây trồng ở môi trường mặn. Inositol là một hoạt chất giống như vitamin có hoạt động như một “stress-ameliorator” (cải thiện stress) và là một cơ chế bật tắt cho chu trình truyền tín hiệu giúp cây chống chịu hạn. Với sự thể hiện mạnh mẽ gen PcINO1 trong giống lúa IR64 - loại hình lúa indica , người ta đã phát triển một giống mới có thể chống chịu mặn đến mức độ 200 mcmol per Li, khoảng một nửa độ mặn của nước biển. Theo nhà khoa học chủ trì đề tài này, đây có thể minh chứng rằng thao tác kỹ thuật làm cho chu trình biến dưỡng inositol hoạt động sẽ có thể là phương cách giúp loài người chống lại được tác động stress mặn đối với cây trồng. Ý nghĩa khoa học của công trình này là phát triển giống cây trồng có thể sống được trong điều kiện stress mặn và khô hạn như trong phần thảo luận giúp cho giống cây trồng thích nghi với biến đổi khí hậu. Xem Scientific Reports.

Phương pháp đơn giản để thanh lọc nhanh các dòng đột biến CRISPR-Cas9

Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 được viết tắt từ chữ “clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR-associated protein 9”, được xem như một cuộc cách mạng trong đột biến gen có chủ đích. Tuy nhiên, người ta mất khá nhiều thời gian và tiến bạc để thành lọc các dòng đột biến ấy từ những mẫu đầu tiên. Do vậy, Chun Wang và Kejian Wang thuộc Chinese Academy of Agricultural Sciences đã giới thiệu một kỹ thuật rẽ tiền và rất nhạy trong thanh lọc các dòng đột biến như vậy trên cơ sở PCR truyền thống. Họ đặt tên kỹ thuật mới này là ACT-PCR (annealing at critical temperature PCR). Kỹ thuật ACT-PCR chie3 cần một bước PCR và sau đó là thự hiện chạy điện di trên gel “agarose”. Do tính chất quá giản đơn như vậy, ACT-PCR rất phù hợp cho yếu cầu thanh lọc nhanh, số lượng lớn để tìm ra dòng đột biến CRISPR-Cas9-phù hợp. Xem ACT-PCR trong tạp chí Plant Genome Editing with CRISPR Systems.

Quy trình tạo ra nhiễm sắc thể bị cắt bỏ một đoạn lớn trong hệ gen cây lúa, sử dụng CRISPR-Cas9

Công nghệ di truyền CRISPR-Cas9 ngày càng trở nên phổ cập và trờ thành công cụ hiệu quả trong chỉnh sửa hệ gen cây trồng. Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra những đột biến có chủ đích với nhiều gen cùng một thời gian, phát triển ra những biến thể của gen trong điều kiện nhất định nào đó, và phát sinh ra những proteins có nguồn gốc từ hệ gen của mình, không phải ngoại lai. Do đó, hệ thống CRISPR-Cas9 vô cùng quan trọng làm tăng cường sự cải tiến giống cây trồng đặc biệt là cải tiến năng suất, hàm lượng chất dinh dưỡng, và phát triển tốt hơn tính chống chịu với stress sinh học và phi sinh học. Bên cạnh thuận lợi, ưu điểm, hệ thống này biểu hiện tính hiệu quả cao trong việc sáng tạo ra những nhiễm sắc thể mới, mất đoạn rất to trong thực vật, rất hữu dụng cho phân tích di truyền “đoạn nhiễm sắc thể”, nghiên cứu chức năng của các chùm gen (gene clusters) trong các tiến trình sinh học, etc. Nhà khoa học Riqing Li và ctv. thuộc Iowa State University, Hoa Kỳ,  đã giới thiệu một quy trình mới có thể được áp dụng cho việc tạo ra những phần mất đoạn khá lớn trên NST thông qua hệ thống CRISPR-Cas9. Thông tin chi tiết về nội dung này về thiết kết phân tử “single-guide RNA”, tạo nên vector, chuyển nạp vào cây, và quy trình thanh lọc “sự mất đoạn lớn” trong hệ gen cây lúa đã được thảo luận trong báo cáo. Xem chương Creating Large Chromosomal Deletions in Rice Using CRISPR-Cas9 trong quyển sách Plant Genome Editing with CRISPR Systems.

Nhà khoa học Singapore thao tác kỹ thuật di truyền cải tiến protein chủ chốt của thực vật, làm tăng năng suất dầu trong hạt

Các nhà khoa học Singapore thuộc Nanyang Technological University, (NTU Singapoređã phát triển một phương pháp  khá ổn định nhằm làm tăng hàm lượng dầu tự nhiên trong hạt đế 15%trong điếu kiện phòng thí nghiệm. Nhóm các nhà nghiên cứu này đứng đầu là PGS Wei Ma đã cải biên di truyền một protein chủ chốt trong cây, mà protein này điều hòa được số lượng dầu sản sinh ra, kết quả là có sự dự trữ lớn hàm lượng dầu trong hạt chuyển hóa thành năng lượng phục vụ cho sinh lý nẩy mầm của hạt. Khám phá của nhóm các nhà nghiên cứu này được cấp bản quyền sổ hữu trí tuệ bao gốm cả protein có tên là "Wrinkled1" hoặc "WRI1", which regulates plants' oil production. Sau khi cải biên, hạt có một dấu hiệu nhăn (wrinkled appearance), cho thấy tại sao protein lại có tên như vậy. Phương pháp này có thể ứng dụng trên giống cây trồng khác ví dụ như canola, đậu nành và hướng dương. Năng suất dầu tăng trong hạt là ưu điểm của sản xuất ra nhiên liệu sinh học (biofuels), theo ý kiến của PGS Ma. Xem NTU Singapore website.

Phản ứng của người tiêu dùng đối với nông sản GM, việc dán nhãn và sức khỏe người tiêu dùng

Nhà khoa học Michael Weir thuộc University of Rhode Island (URI) đã thực hiện một nghiên cứu về phản ứng của người tiêu dùng đối với hai dạng thông tin trên thị trưởng hải sản: chiến dịch thông tin về sức khỏe và dán nhãn thực phẩm GM. Bài viết được đăng trên URI's Open Access Dissertations. Sử dụng thông tin từ đấu giá hải sản, Weir khai thác sự khác nhau của nguồn thông tin này trong phản ứng của người tham gia đấu giá đối với thông tin về sức khỏe trong ngữ cảnh “dịch vụ sức khỏe con người của bộ nông nghiệp Hoa Kỳ hiện nay”, các mục tiêu của chính sách hiện nay, sử dụng các ảnh hưởng hạn chế mô phỏng bị xáo trộn. Ông còn khai thác ảnh hưởng tiềm tàng (potential effect) của tổ chức định chuẩn “National Bioengineered Food Disclosure Standard” đối với nhu cầu hải sản của người tiêu dùng. Có hai nhóm người tiêu dùng khác biệt nhau được ghi nhận: nhóm "tin vào khoa học" và nhóm "mua hàng đặc sản ". Nhóm “trust academics” dễ chấp nhận cả hai chiến dịch thông tin “rủi ro” và “thuận lợi”. Nhóm “specialty store shoppers” tin vào thông tin được cung cấp bởi dư luận xã hội, ảnh hưởng xã hội. Xem kết quả URI's Open Access Dissertations.

THÔNG BÁO

Đại Hội Hệ gen học thực vật và Chỉnh sửa gen

University of Nottingham (Malaysia), và Crops for the Future, thông báo Đại Hội cùng tiến hành với Microbiome for Agriculture Congress Asia 2019. Nội dung Plant Genomic Series tổ chức ở châu Âu vào tháng Năm hàng năm và tại Hoa Kỳ vào tháng Chín hàng năm.

Nội dung bao gồm:

• Gene Editing Technologies & Tool Stage Development
• Plant Omics – Development, Application and Trends
• Next Generation Sequencing for Next Generation Plant Breeding
• Plant Bioinformatics and Data Management
• Plant and Soil Microbes Interaction
• Plant Microbiome and Agriculture

Đại Hội tại Kuala Lumpur, Malaysia vào 29-30, tháng Bảy năm 2019 với tổ chức ISAAA đồng tài trợ. Xem chi tiết tại Registration; Microbiome for Agriculture Congress Asia

CRISPRCON 2019

CRISPRcon 2019 (Conversations on Science, Society and the Future of Gene Editing) được tổ chức tại Wageningen, Hà Lan, vào ngày 20-21, tháng Sáu năm 2019. Xem CRISPRcon 2019 event page.