Tuần tin khoa học 768 (20-26/12/2021)
Di truyền gen BFS với tính trạng trái bí đao (Benincasa hispida)
(157).png)
Nguồn: Zhikui Cheng, Zhengguo Liu, Yuanchao Xu, Lianlian Ma, Jieying Chen, Jiquan Gou, Liwen Su, Wenting Wu, Yong Chen, Wenjin Yu & Peng Wang. 2021. Fine mapping and identification of the candidate gene BFS for fruit shape in wax gourd (Benincasa hispida). Theoretical and Applied Genetics; December 2021. Vol. 134: 3983–3995
Đột biến gen BFS, mã hóa protein IQD, làm thay đổidạng hình quả bí đao (wax gourd). Dạng hình trái bí đao là một tính trạng nông học quan trọng. Do đó, trong nghiên cứu này, người ta tiến hành phân tích di truyền bằng kỹ thuật BSA (bulked segregant analysis) nhằm xác định một gen ứng cử viên đối với dạng hình trái bí đao trong quần thể con lai F2 dẫn xuất từ cặp lai giữa giống GX-71 (trái hình trụ dài, chỉ số fruit shape = 4.56) và giống MY-1 (trái bí đao ngắn, chỉ số fruit shape = 1.06) genotypes. Kết quả BSA cho thấy gen ứng cử việ định vị trên vùng có độ lớn phân tử 17.18 Mb của nhiễm sắc thể 2. Bên cạnh đó, chỉ thị phân tử KASP (kompetitive allele-specific PCR) được người ta sử dụng để thu hẹp vùng này còn 19.6 Kb. Chỉ có một gen hiện diện trong vùng tương ứng của genome tham chiếu, tên là Bch02G016830 (ký hiệu BFS). Sau đó, BFS được giải trình tự từ sáu giống bí đao có kiểu hình trái khác nhau. Phân tích trình tự DNA cho thấy hai đột biến có tính chất “không đồng dạng” (non-synonymous mutations) của bí đao quả tròn và một đột biến có tính chất “không đồng dạng” của bí đao quả hình trụ. Phân tích qRT-PCR (quantitative real‑time PCR) cho thấy biểu hiện của gen BFS trong giống bí đao quả tròn lớn hơn đáng kể so với bí đao quả dài ở giai đoạn hình thành noãn (ovary formation). Do vậy, BFS là một gen ứng cử viên xác định hình dạng của trái bí đao. Gen dự đoán mã hóa protein là gen BFS thuộc học protein có domain IQ67, họ protein này có đặc điểm cấu trúc của những scaffold proteins (protein tạo khung) và kết hợp với ion Ca2+ trong truyền tín hiệu CaM từ màng nhân đến nhân. Hai chỉ thị phân tử dCAPS (derived cleaved amplified polymorphic sequence) đã được phát triển để giúp nhà chọn giống thực hiện chiến lược chọn giống nhờ chỉ thị phân tử cây bí đao.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03942-8
Chiến lược tổng hợp cải tiến giống lúa kháng bệnh đạo ôn bền vững
(175).png)
Nguồn: Samuel K Mutiga, Felix Rotich, Vincent M Were, John M Kimani, David T Mwongera, Emmanuel Mgonja, Geoffrey Onaga, Kadougoudiou Konaté, Claudine Razanaboahirana, Joseph Bigirimana, Alexis Ndayiragije, Emily Gichuhi, Mary J Yanoria, Miriam Otipa, Lusike Wasilwa, Ibrahima Ouedraogo, Thomas Mitchell, Guo-Liang Wang, James C Correll, Nicholas J Talbot. 2021. Integrated Strategies for Durable Rice Blast Resistance in Sub-Saharan Africa. Plant Disease J.; 2021 Nov 23; PDIS03210593FE. doi: 10.1094/PDIS-03-21-0593-FE.
Lúa là cây lương thực chủ yếu trong chiến lược an ninh lương thực ở châu Phi. Tầm quan trọng của cây lúa đã và đang định hướng mọi nỗ lực mang tính chất đa quốc gia, vùng và lãnh thổ để phát triển ngân hàng gen, sáng kiến về chính sách thúc đầy sản xuất ở mức độ an ninh lương thực mang dấu ấn đại lục nhiều hơn nữa. Hiện nay, cây trồng quan trọng này đang được canh tác chủ yếu bởi các nông học nhỏ trong điều kiện dưới mức tối hảo ở hầu hết các nơi thuộc cận Sahara (sub-Saharan Africa: SSA). Bệnh đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzae, là một trong những vấn nạn chính cho sản xuất lúa gạo trong hệ thống tác tác nông hộ nhỏ của châu Phi, tính kháng bệnh bền vững trở nên quan trọng cấp thiết. Bài tổng quan này mô tả bức tranh chung của những tiến bộ mang tính chất hợp tác đa quốc gia, những nỗ lực nghiên cứu sản xuất lúa bền vững tại SSA và làm thế nào những tiến bộ khoa học học trở thành chính sách mang tính chất khu vực. Về nỗ lực mang tính chất đa quốc gia, người ta tóm tắt tầm quan trọng của những thành viên quốc tế trong đảm nhiệm sản xuất cây trồng đối phó với những bất lợi thông qua nghiên cứu đa ngành và những chương trình vượt biên giới. Cụ thể hơn, người ta tóm lược tiến bộ gần đây trong hình thành mạng lưới quốc tế về điều tra bệnh đạo ôn, giáo dục nông dân, theo dõi phổ độc tính của pathogen, thành lập chương trình cải tiến giống lúa kháng bệnh trên cơ sở tại chổ. Muốn phát triển giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn cho châu Phi, người ta phát triển một hệ thống chọn tạo giốngsử dụng real-time data của đa dạng pathogen và phổ tính độc (virulence spectra), để phân lập ra gen kháng chủ lực và gen kháng thứ yếu rồi du nhập các gen ấy vào nền tảng là giống lúa thích nghi với địa phương. Thêm vào đó, dự án này đã và đang phát triển một gói hỗ trợ cho mục tiêu sản xuất lúa bền vững thông qua đào tạo stakeholder, cán bộ khuyến nông, và xây dựng bệnh viện cây trồng.
Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34253045/
Gen Rps14 có phổ kháng rộng bệnh Phytophthora sojae của đậu nành
(165).png)
Nguồn: Liyang Chen, Weidong Wang, Jieqing Ping, Joshua C. Fitzgerald, Guohong Cai, Chancelor B. Clark, Rajat Aggarwal & Jianxin Ma. 2021. Identification and molecular mapping of Rps14, a gene conferring broad-spectrum resistance to Phytophthora sojae in soybean. Theoretical and Applied Genetics; December 2021; vol. 134: 3863–3872
Giống đậu nành bản địa mang tính kháng bệnh phổ rộng đối với Phytophthora sojae, đó là gen đơn, được ký hiệu là Rps14, nằm trên vai ngắn của nhiễm sắc thể 3.
Phytophthora sojae là nấm gây ra bệnh thối rễ, thối thân cây đậu nành [Glycine max (L.) Merr.] có thể được quản lý bởi tính kháng của cây chủ đối với nấm P. sojae. Gen Rps của giống đậu nành PI 340,029 một giống bản địa mang tính kháng phổ rộng với pathogen này. Phân tích quần thể con lai F2 của cặp lai giữa PI 340,029 và giống nhiễm bệnh ‘Williams’ cho thấy rằng tính kháng với nấm P. sojae nòi địa lý số 1 liên quan đến một gen đơn, ký hiệu là Rps14, gen này lần đầu tiên được ghi nhận trên bản đồ di truyền ở vùng có 4.5-cM thuộc vai ngắn của nhiễm sắc thể 3 thông qua kết quả BSA (bulked segregant analysis), ngay sau đó, người ta thu hẹp vùng mục tiêu xuống còn 1.48 cM tương ứng với đoạn phân tử 229-kb của hệ gen tham chiếu Williams 82 (Wm82 v2.a1), sử dụng quần thể F3:4 từ quần thể F2. Kết quả phân tích sâu cho thấy tính kháng phổ rộng được di truyền từ giống đậu nành PI 340,029 hoàn toàn là Rps14. Trình tự DNA của hệ gen này tương ứng với vùng đích của Rps14 đã được định dạng từ trước của tập đoàn giống đậu nành biểu hiện mạnh mẽ gen NBS-LRR, biến thiên từ 3 đến 17 phân tử sao chép. Xác định Rps14 sẽ là cần thiết cho sàng lọc di truyền chính xác và khai thác gen đích trong cây đậu nành chống lại bệnh thối rễ, thối thân.
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03933-9
Di truyền tính trạng hình thành lớp sáp ở biểu bì cây bắp cải bởi gen ECERIFERUM2- LIKE
(164).png)
Nguồn: Jialei Ji, Wenxue Cao, Long Tong, Zhiyuan Fang, Yangyong Zhang, Mu Zhuang, Yong Wang, Limei Yang & Honghao Lv. 2021. Identification and validation of an ECERIFERUM2- LIKE gene controlling cuticular wax biosynthesis in cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.). Theoretical and Applied Genetics; December 2021; vol. 134: 4055–4066
Đột biến tại một nucleotide của gen BoCER2 là nguyên nhân dẫn đến sự khiếm khuyết lớp sáp (wax deficiency) của cây cải bắp (cabbage). Một chỉ thị phân tử KASP khá hiệu quả phục vụ chọn giống nhờ chỉ thị phân tử được phát triển để sàng lọc tính trạng glossiness (độ bóng của bắp cải).
Dòng đột biến TL28-1 khiếm khuyết lớp sáp (wax-deficient mutant) với kiểu hình bắp cải có độ bóng (glossy phenotype). Trong nghiên cứu này, kết quả phân tích di truyền cho thấytính trạng thiếu “wax” của giống TL28-1 được điều khiển bởi một gen lặn. Tất cả wax monomers dài hơn 28 carbons đuọc tăng lên có ý nghĩa trong giống TL28-1.Kết quả chạy fine-mapping cho thấy locus của tính trạng thiếu “wax” có tên wdtl28 định vị tại vùng mục tiêu có độ lớn 80-kb nằm giữa hai maerkers BOL01-20 và BOL01-24 trên nhiễm sắc thể 1. Theo chú thích di truyền genome annotation của hệ gen cây B. oleracea, gen ECERIFERUM2- LIKE (CER2-LIKE), BoCER2, được phân lập là gen ứng cử viên. Phân tích di truyền huyết thống cho thấy rằng BoCER2 và CER2-LIKEs từ thực vật có mạch hình thành nên một clade có trong siêu họ BAHD của acyltransferases. Phân tử transcript của BoCER2 được tìm thấy trong rất nhiều mô thực vật khác nhau, bao gồm thân, là, hoa, và quả cải (silique), mà không có trong rễ cải. Định vị mang tính chất subcellular cho thấy rằng protein BoCER2 có chức năng trong mạng võng nội chất (endoplasmic reticulum). Kết quả phân tích trình tự DNA cho thấy một đột biến nucleotide (G thành A) hiện hữu trong trình tự mật mã di truyền BoCER2 của giống TL28-1, dẫn đến một stop codon (TGA), rồi kết thúc dịch mã. Phân tích liên kết cho thấy đột biến mang tính chất homozygotic của BoCER2 đồng phân ly với kiểu hình wax deficiency. Bên cạnh đó, kết quả xét nghiệm bổ sung cho thấy BoCER2 của cây nguyên thủy (wild type) có thể cứu được wax deficiency của giống TL28-1. Kết quả chỉ ra rằng đột biến BoCER2 gây trở ngại sự kéo dài của tiền chất chuỗi rất dài acid béo trong giống TL28-1, dẫn đến wax deficiency. Chỉ thị KASP trong nghiên cứu này có thể hiệu quả trong MAS (marker-assisted selection) về tính trạng độ bóng của bắp cải (glossiness).
Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03947-3
Di truyền tính kháng bệnh Mosaic Begomoviruses của cây sắn
(170).png)
Nguồn: Catherine D Aimone, Leandro De León, Mary M Dallas, Joseph Ndunguru, José T Ascencio-Ibáñez , Linda Hanley-Bowdoin. 2021. A New Type of Satellite Associated with Cassava Mosaic Begomoviruses. Journal of Virology; 2021 Oct 13;95(21):e0043221.
Bệnh CMD (cassava mosaic disease), do loài siêu vi “single-stranded DNA begomoviruses” gây ra, gây thiệt hại nghiêm trọng đến sản xuất sắn của châu Phi. Nghiên cứu trước đây cho thấy triệu chứng của CMD gây thiệt hại ra sao và sự tích tụ của DNA siêu vi tăng lên trong cây sắnbởi sự hiện diện của trình tự DNA ký hiệu là SEGS-2 (sequence enhancing geminivirus symptoms). Kết quả cho thấy khi SEGS-2 cùng được chủng với siêu vi ACMV (African cassava mosaic virus) trên cây mô hình Arabidopsis thaliana, triệu chứng siêu vi tăng lên. Cây Arabidopsis chuyển gen với một bản sao chép tích hợp của SEGS-2 được chủng với ACMV cũng cho thấy triệu chứng gia tăng nghiêm trọng và tăng mức độ DNA của siêu vi. Hơn nữa, SEGS-2 co thê cho phép Cabbage leaf curl virus (CaLCuV) xâm nhiễm vào mẫu giống Arabidopsis thaliana kháng geminivirus. Mặc dù SEGS-2 có liên quan đến trình tự hệ gen cây sắn, nhưng một nghiên cứu rất sớm cho thấy nó xảy ra ở episomes và tập họp lại thành những virions trong cây sắn bị nhiễm CMD và có bọ phấn trắng xâm nhiễm. Người ta xác định SEGS-2 episomes trong cây Arabidopsis chuyển gen SEGS-2. Những episomes này xảy ra ở cả dây xoắn kép và dây đơn DNA, với dây đơn thuộc về quá trình thành lập virions. Hơn nữa, SEGS-2 episomes tự tái bản trong protoplasts cây thuốc lá theo quan sát này, nhưng không hiện diện trong ACMV DNA-A. SEGS-2 episomes bao gồm promoter của EGS-2 và khung đọc mả ORF có đủ tiềm năng của gen mã hóa protein với 75-amino acid. Một đột biến ATG tại điểm khởi đầu của vùng mật mã di truyền SEGS-2 không tăng cường sự xâm nhiễm của ACMV vào cây mô hình A. thaliana. Gộp chung lại, kết quả cho thấy SEGS-2 là một type mới của siêu vi begomovirus satellite, nó tăng cường bệnh siêu vi thông qua hoạt động của protein SEGS-2 được mã hóa bởi gen trong hệ gen cây sắn
Số lần xem: 279
