Tuần tin khoa học 723 (08-14/02/2021)
Di truyền tính kháng bệnh cháy lá bắp ở châu Âu và Brazil
Nguồn: Ana L. Galiano-Carneiro, Bettina Kessel, Thomas Presterl & Thomas Miedaner. 2021. Intercontinental trials reveal stable QTL for Northern corn leaf blight resistance in Europe and in Brazil. Theoretical and Applied Genetics January 2021; vol. 134:63–79
NCLB (Northern corn leaf blight) là bệnh có mức độ trầm trọng ở châu Âu, người ta khai thác nguồn gen cho tính kháng từ giống bắp Brazil nhằm tạo ra giống bắp cao sản kháng được bệnh NCLB mà ngân hành gen bắp châu Âu chưa tìm thấy. NCLB là pathogens chủ yếu trên cây bắp (Zea mays L.). Giống bắp cần phải có tính kháng phổ rộng và kháng ổn định với NCLB để thích ứng với điều kiện thâm canh và biến đổi khí hậu. Nguồn vật liệu di truyền từ Brazil là tài nguyên rất phong phú làm tăng tính kháng các giống bắp cao sản châu Âu, nhưng nguòi ta biết rất ít về ảnh hưởng của tương tác giữa kiểu gen và môi trường tại đây. Muốn nghiên cứu hiệu quả những donor đến từ Brazil về tính kháng với NCLB, người ta thực hiện kỹ thuật multi-parent QTL mapping, rồi đánh giá tiềm năng của chọn giống nhờ chỉ thị phân tử cũng như kỹ thuật genome-wide selection trong tập đoàn con lai bao gồm 742 dòng đơn bội kép từ quần thể F1. Dòng này per se được khảo sát tại một địa điểm ở Brazil và sáu địa điểm ở châu Âu qua nhiều năm. Lai thử nghiệm (testcrosses) được đánh giá tại hai địa điểm ở Brazil và 10 địa điểm ở châu Âu. Tích hợp số liệu lại, người ta xác định có 17 QTL điều khiển tính kháng NCLB giải thích được 3.57–30.98% biến thiên kiểu gen cho từng QTL. Hai QTL trong số ấy, được tìm thấy cả trong vật liệu Brazil và châu Âu, biểu hiện tính ổn định của những QTL này tại những môi trường canh tác khác nhau. Người quan sát thấy mức độ chính xác từ trung bình đến cao về giá trị dự đoán kiểu gen (genomic prediction) nằm trong quãng giá trị 0.58 - 0.83 tùy theo quần thể và châu lục. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng khả năng sử dụng nguồn gen kháng từ nhiệt đới làm gia tăng tính kháng NCLB cho các giống bắp châu Âu trong chương trình cải tiến giống là khả thi.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03682-1
Auxilin-like protein MoSwa2 tăng cường sự điều tiết effector và độc tính của nấm gây bệnh đạo ôn lúa
Nguồn: Muxing Liu, Jiexiong Hu, Ao Zhang, Ying Dai, Weizhong Chen, Yanglan He, Haifeng Zhang, Xiaobo Zheng, Zhengguang Zhang. 2021. Auxilin-like protein MoSwa2 promotes effector secretion and virulence as a clathrin uncoating factor in the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. New Phytol.; Actions 2021 Jan 10. doi: 10.1111/nph.17181.
Pathogens cây trồng rất tinh tế về cấu trúc ngoại bào, được gọi với thuật ngữ là extracellular matrix (ECM) để ức chế tính miễn dịch của cây chủ trong quá trình xâm nhiễm tạo ra tương tác giữa ký sinh và ký chủ. Sự hình thành ECM một một một series các bước nối tiếp nhau của sự vận chuyển ở mạch dẫn truyền. Muốn hiểu được làm thế nào sự vận chuyển tinh tế ấy tác động ECM và phát sinh độc tố của nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae, người ta tiến hành định tính protein MoSwa2, một kinase được xác định trước đây là điều hòa chất actin có tên protein MoArk1 – biểu hiện tính chất tương tác, như một chất đồng phân của auxilin-like clathrin – yếu tố “uncoating” Swa2 có trong sự kiện tạo chồi mầm của nấm men (yeast) Saccharomyces cerevisiae. Người ta nhận thấy rằng chức năng của MoSwa2 đóng vai trò như một uncoating factor của phức protein tạo vỏ số II (COPII) thông qua tương tác giữa MoSwa2 với COPII subunit MoSec24-2. Sự biến mất của MoSwa2 dẫn đến hiện tượng thiếu nguồn trong bài tiết ra những protein ngoại bào, kết quả là tăng trưởng ức chế sự xâm nhiễm của hyphae (sợ nấm) và giảm sự ức chế cho tính miễn dịch cây chủ. Hơn nữa, phân tích proteome ECF (extracellular fluid) cho thấy: protein ngoại bào MoSwa2 bao gồm nhiều protein có tính chất redox, ví dụ như berberine bridge enzyme-like (BBE-like) protein MoSef1. Người ta còn thấy rằng chức năng của MoSef1 đóng vai trò như một yếu tố apoplastic virulent làm ngăn cản phản ứng miễn dịch của cây chủ. Nghiên cứu đã nêu ra một bức tranh mới về chức năng của COPII uncoating factor trong sự vận chuyển ở mạch dẫn truyền, đó là nội dung vô cùng cần thiết trong ức chế sự mioe64n dịch cây chủ và phát sinh bệnh đạo ôn của nấm M. oryzae.
Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33423301/
Đa dạng di truyền tính chống chịu mặn của cây Eucalyptus camaldulensis
Nguồn: Ngoc-Ha Thi Tran, Taichi Oguchi, Etsuko Matsunaga, Akiyoshi Kawaoka, Kazuo N. Watanabe & Akira Kikuchi. 2021. Evaluation of potential impacts on biodiversity of the salt-tolerant transgenic Eucalyptus camaldulensis harboring an RNA chaperonic RNA-Binding-Protein gene derived from common ice plant. Transgenic Research (Jan. 2021).
Người ta tiến hành nghiên cứu chuyện nạp gen RNA-Binding-Protein (McRBP), một dạng RNA chaperone gene dẫn xuất từ cây “ice plant” (tên khoa học: Mesembryanthemum crystallinum), làm giảm bớt sự tổn thương và mất mát sinh khối bởi điều kiện stress mặn cho cây bạch đàn Eucalyptus camaldulensis trong điều kiện thí nghiệm nhà kính an toàn sinh học. Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành đánh giá tác động của môi trường đối với cây chuyển gen Eucalyptus theo quy chuẩn đánh giá an toàn sinh học của Nhật Bản (văn bản pháp lý khung) cần cho khảo nghiệm ngoài đồng. Hai loại hình xét nghiệm sinh học về ảnh hưởng của đối kháng mang tính chất allelopathic đối với tăng trưởng của loài cây trồng khác xung quanh cây bạch đàn, i.e., đó là kỹ thuật sandwich assay và kỹ thuật succeeding crop assay. Người ta xem xét ba dòng cây transgenic và ba dòng cây non-transgenic. Không khác biệt có ý nghĩa được quan sát giữa cây transgenic và cây non-transgenic. Không khác biệt có ý nghĩa được quan sát số vi sinh vật vùng rễ qua phân tích theo kỹ thuật spread plate của sáu cây transgenic và cây non-transgenic. Như vậy there is không khác biệt có ý nghĩa được quan sát về tác động của cây chuyển gen đến đa dạng sinh học trên cơ sở dòng chuyển nạp gen McRBP-E. camaldulensis và cây non-transgenic có cùng nguồn gốc ban đầu.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s11248-020-00227-6
Chỉnh sửa gen cây lúa theo hệ thống CRISPR-Cas9 để cải tiến khối lượng hạt thóc
Nguồn: Aye Nyein Chan, Lin-Lin Wang, Yu-Jun Zhu, Ye-Yang Fan, Jie-Yun Zhuang & Zhen-Hua Zhang. 2021.
Identification through fine mapping and verification using CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis for a minor QTL controlling grain weight in rice. Theoretical and Applied Genetics January 2021; vol. 134: 327–337.
QTL thứ yếu liên quan đến tính trạng khối lượng 1.000 hạt thóc, qTGW1.2b, được người ta ghi nhận qua kỹ thuật fine-mapping. Gen khởi nguồn OsVQ4 cũng được xác định thông qua kết quả đột biến CRISPR/Cas9, biểu hiện ảnh hưởng lớn hơn QTL nguyên thủy.
Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas cho thấy tiềm năng rất lớn để người ta cải tiến giống lúa, nhưng sự áp dụng này thường gặp trở ngại do các gen đích thường không đủ, đặc biệt là thiếu các gen được minh chứng rõ ràng, có cơ sở khoa học liên quan đến loci di truyền số lượng với ảnh hưởng cực kỳ bé nhỏ. Trong nghiên cứu này, người ta xác định một QTL thứ yếu liên quan đến khôi lượng 1.000 hạt, qTGW1.2b, được fine-mapped trong vùng có kích thước phân tử 44.0 kb, người ta sử dụng 7 quần thể con lai cận giao tái tổ hợp NILs (near isogenic lines), phát triển từ cặp lai indica (Zhenshan 97)3/Milyang 46, sau đó, người ta minh chứng gen đích rất kỹ lưỡng bằng hệ thống đột biến gen đích CRISPR/Cas9. Các các quần thể NIL ấy, khối lượng 1000 hạtcủa dòng lúa Zhenshan 97 đồng hợp tử, giảm xuống 0.9–2.0% so với dòng đồng hợp tử Milyang 46.Gen mã hóa VQ-motif protein, OsVQ4, được người ta phân lập làm gen ứng cử viên trên cơ sở khác biệt chuỗi trình tự bố mẹ. Ảnh hưởng của gen OsVQ4 được khẳng định lần nữa bởi thực hiện knockout dòng con lai bằng CRISPR/Cas9, khối lượng 1000 hạt của chúng giảm 2.8–9.8% so với dòng wild-type transgenic và dòng mẹ (recipient). Kết quả khẳng định rằng: hệ thống chỉnh sử hệ gen (genome editing system) có thể sáng tạo ra những alen mới có biến thiên kiểu hình rộng hơn ở một vài QTL thứ yếu. QTL như vậy là cách thức hiệu quả để thực hiện nội dung minh chứng gen đích thật sự là gì? thuộc về QTLs thứ yếu. Nghiên cứu này thiết lập nên chiến lược dòng hóa các minor QTLs, mà chúng có thể được sử dụng để xác định số lượng lớn các gen đích tiềm năng ứng dụng trong hệ thống CRISPR/Cas9.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03699-6
Hình 2: Kiểu gen của dòng NILs tại vùng chứa gen đích. (a) Bốn quần thể NIL ở thế hệ BC2F11:12. (b) Quần thể NIL số L4 được làm mới với những chỉ thị phân thử đa hình. (c) Ba quần thể NIL ở thế hệ BC2F14:15
Số lần xem: 319
