Tuần tin khoa học 787 (09-15/05/2022)
OST1-VOZ1 của cà chua giúp cây chống chịu khô hạn lúc trổ bông
Nguồn: Leelyn Chong, Rui Xu, Pengcheng Huang, Pengcheng Guo, Mingku Zhu, Hai Du, Xiaoli Sun, Lixia Ku, Jian-Kang Zhu, Yingfang Zhu. 2022. The tomato OST1-VOZ1 module regulates drought-mediated flowering Plant Cell; 2022 Apr 26;34(5):2001-2018. doi: 10.1093/plcell/koac026.
(186).png)
Trổ bông là tính trạng nông học cực trọng ảnh hưởng lớn đến năng suất cà chua. Mặc dù stress khô hạn ảnh hưởng đến thời gian trổ bông, nhưng cơ chế phân tử chống chịu hạn khi cà chua trổ bông vẫn còn chưa được biết rõ. Theo nghiên cứu này, người ta chứng minh được khi làm mất chức năng của protein OPEN STOMATA 1 (SlOST1), một kinase rất cần thiết cho truyền tín hiệu của abscisic acid (ABA) và rất cần thiết cho cây phản ứng với stress phi sinh học, làm thấp hơn tính chịu hạn của cây cà chua. Đột biến slost1 cũng biểu hiện kiểu hình trổ bông muộn trong điều kiện bình thường và điều kiện bị khô hạn. Người ta còn ghi nhận that SlOST1 tương tác trực tiếp với / và phosphorylates: “NAC” (NAM, ATAF and CUC) – một dạng hình của transcription factor VASCULAR PLANT ONE-ZINC FINGER 1 (SlVOZ1), tại gốc serine 67, do vậy làm tăng cường tính ổn định của nó và chuyển vị phân tử trong cách thức của lộ trình độc lập với ABA. Hơn nữa, người ta phục hồi được nhiều motif SlVOZ1 binding từ sự thuần khiết về ái lực của DNA trong phân tích chuỗi trình tự. Người ta ghi nhận SlVOZ1 có thể kết gắn trực tiếp với promoter của gen chủ lực mang đặc điểm flowering-integrator đó là gen SINGLE FLOWER TRUSS để làm tăng cường trổ hoa sớm hơn hoặc muộn, khi phản ứng với khô hạn. Kết luận, thí nghiệm này làm rõ vai trò cần thiết của SlOST1-SlVOZ1 module nhờ điều tiết sự trổ bông khi cây cà chua phản ứng với stress khô hạn và cho chúng ta kiến thức mới về chiến lược làm thế nào giữa cân bằng giữa phản ứng stress và sự trổ bông.
Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35099557/
ZmPP2C26 điều tiết tính chống chịu khô hạn của cây bắp
Nguồn: Fengzhong Lu, Wanchen Li, Yalin Peng, Yang Cao, Jingtao Qu, Fuai Sun, Qingqing Yang, Yanli Lu, Xuehai Zhang, Lanjie Zheng, Fengling Fu, Haoqiang Yu. 2022. ZmPP2C26 Alternative Splicing Variants Negatively Regulate Drought Tolerance in Maize
Front Plant Sci.; 2022 Apr 8; 13:851531
(193).png)
PP2C viết tắt từ chữ Serine/threonine protein phosphatase 2C thực hiện phản ứng dephosphoryl hóa những proteins, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong tăng trưởng và phát triển của thực vật, cũng như phản ứng với stress. Trong nghiên cứu này, người ta định tính một clade B member của họ PP2C trong cây bắp, i.e., ZmPP2C26, protein này điều tiết một cách tiêu cực tính chống chịu hạn bởi ZmMAPK3 và ZmMAPK7 thực hiện dephosphoryl trong hệ gen cây bắp. Gen ZmPP2C26 phát sinh ra hai isoforms: ZmPP2C26L và ZmPP2C26S thông qua sự kiện “splicing” không điển hình. ZmPP2C26S mất 71 amino acids bao gồm mô típ tương tác MAPK và biểu hiện hoạt tính men phosphatase cao hơn ZmPP2C26L. ZmPP2C26L tương tác trực tiếp với ZmMAPK3 và ZmMAPK7 bị dephosphoryl hóa, và định vị trong lục lạp cũng như trong nhân, nhưng ZmPP2C26S chỉ dephosphoryl hóa ZmMAPK3 và định vị trong bào chất và trong nhân. Sự biểu hiện gen ZmPP2C26L và ZmPP2C26 bị ức chế rất đáng kể bởi stress khô hạn. Trong khi đó, đột biến cây bắp zmpp2c26 biểu hiện sự tăng cường tính chống chịu khô hạn với kiểu hình rễ dài hơn, khối lượng rễ lớn hơn, hàm lượng diệp lục nhiều hơn, mức độ quang hợp cao hơn so với WT (wild type). Tuy nhiên, sự biểu hiện mạnh mẽ của gen ZmPP2C26L và ZmPP2C26S làm giảm đáng kể tính chống chịu hạn trong cây Arabidopsis và cây lúa với chiều dài rễ ngắn hơn, hàm lượng diệp lục thấp hơn, mức độ quang hợp thấp hpơn. Phân tích “phosphoproteomic” cho kết quả: ZmPP2C26 protein cũng làm thay đổi phosphoryl hóa của những proteins có trong chu trình quang hợp. Nghiên cứu này cung cấp luận điểm mới về PP2C trong phản ứng với stress phi sinh học.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35463404/#affiliation-1
Quy tụ gen mã hóa men recombinase trong đậu nành
Li Jiang, Ruyu Li, Zhiguo Han, Xiaohui Zhao, Dong Cao & David W. Ow. 2022. Target lines for recombinase-mediated gene stacking in soybean. Theoretical and Applied Genetics April 2022; vol. 135: 1163–1175
(175).png)
Năm dòng đậu nành chủ đích với các vị trí recombinase hợp lý trong hệ gen được thu thập và xét nghiệm site-specific gene stacking (quy tụ gen đích ở vị trí chuyên biệt).
Muốn chuyển gen đích đối với tính trạng mới nào đó trên giống canh tác ngoài đồng, người ta thêm vào phân tử DNA mới vào transgene locus đúng, điều này sẽ làm giảm số loci phân ly làm thuận tiện cho tái tổ hợp thành dòng con lai ưu việt. Người ta mô tả trước đây một hệ thống tích hợp có tên in planta transgene thông qua men Bxb1 integrase để DNA mới trực tiếp vào vị trí đích của genome, nhưng đối với hệ thống này muốn khởi động, locus đích phải có một vị trí tái tổ hợp có tính chất preexisting đối với sự dung hợp có tính chất Bxb1. Ở đây, người ta mô tả 5 dòng đậu nành có chủ đích từ kết quả sàng lọc 118 cây chuyển nạp thông qua vi khuẩn Agrobacterium có phản ứng dương tính với xét nghiệm gus. Mỗi dòng đậu nành trong số 5 dòng ấy đều có một bản sao đơn của transgenic DNA với các trình tự DNA chính xác tại vị trí xác nhận recombinase, định vị ít nhất 1 kb cách xa vùng mang mật mã di truyền gần nhất, không được gần tâm động, và biểu hiện tốt gen reporter (gus). Người ta xét nghiệm sự hợp nhất trên cơ sở Bxb1 integrase của một plasmid mang gfp vào mỗi một dòng đậu nành và cho thấy có sự hợp nhất tại vị trí đặc biệt một cách chính xác ở những calli theo phương pháp bắn gen. Tái sinh cây được quan sát thông qua kỹ thuật embryonic axes của những hạt đậu nành trưởng thành nhặc thực hiện một set mới về chuyển gen bằng súng (biolistic transformation) với plasmid tương hợp mang DsRed. Ba cây sự kiện được tái sinh thành công, chúng minh một nguyên tắc rằng: các dòng chủ đích có thể đóng vai trò như nền tảng (foundation lines) đối với tích hợp DNA đến các vị trí có tính chất định trước (predefined locations) trong hệ gen cây đậu nành.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-04015-6
Quá trình thuần hóa các tính trạng rễ của giống bắp nguyên thủy nguồn gốc Tehuacán
Nguồn: Ivan Lopez-Valdivia, Alden C. Perkins, Hannah M. Schneider, Miguel Vallebueno-Estrada, James D. Burridge, Eduardo González – Orozco, Aurora Montufar, Rafael Montiel, Jonathan P. Lynch, and Jean-Philippe Vielle-Calzada. 2022. Gradual domestication of root traits in the earliest maize from Tehuacán
PNAS April 18, 2022 | 119 (17) e2110245119.
(191).png)
Cho dù người ta đã phát triển kỹ thuật cung cấp dinh dưỡng cây bắp, nhưng các tính trạng rễ bắp có liên quan đến sự thuần hóa như thế nào là điều rất hiếm hoi. Người ta sử dụng kỹ thuật laser ablation tomography (soi cắt lớp bằng lase) để định tính kiến trúc rễ và giải phẩu mẫu bắp 5.300 năm tuổi từ San Marcos (Tehuacán, Mexico), ngần ấy biểu thị được một sự bảo quản hết sức tinh vi của cơ quan tế bào cây bắp. Những tế bào biều bì ngoài có thành dầy và lignin hóa điển hình của mẫu bắp hiện có thích ứng với đất cứng. Trái lại, sự vắng mặt của rễ seminal chỉ được tìm thấy trong mẫu giống bắp tổ tiên, teosinte. Hai gen quan trọng cho phát triển seminal root có nhiều đột biến mà chúng đều liện quan đến sự kiện vắng mặt ấy. Kết quả chỉ ra rằng: một vài tính trạng liên quan đến sự thích nghi với khô hạn không hoàn toàn còn hiện hữu trong các giống bắp trồng sớm nhất ở Tehuacán, cho thấy những minh chứng rõ ràng đối với các điều kiện diễn ra suốt thời kỳ đầu tiên của canh tác bắp.
Mọi nỗ lực để hiều được những biến đổi kiểu hình cây bắp từ loại hình tổ tiên teosinte đã và đang tập trung phân tích các cơ quan bên trên mặt đất, rất ít kiến thức về những sự thuần hóa có ảnh hưởng đến rễ bắp như thế nào. Di tích khảo cổ tại hang động San Marcos (Tehuacán, Mexico) mang đến 5.300 – 4.970mẫu vật (B.P. specimens: SM3 and SM11) tương ứng với tập đoàn rễ có ít nhất năm lóng (nodes) với nhiều rễ mắt lóng (multiple nodal roots) và, một trường hợp, một hệ thống rễ phôi hoàn toàn (embryonic root system). Muốn định tính chi tiết kiến trúc của chúng và giải phẩu rễ, người ta sử dụng kỹ thuật soi cắp lớp bằng laser để tái cấu trúc lại theo không gian ba chiều những rễ mắt lóng của chúng (nodal roots) và một scutellar node, cho thấo một sự bảo quản rất tinh tế (exquisite preservation) của mô bên trong và tổ chức tế bào cũng như những thông số đáng tin cậy về hình thái học đối với những đặc điểm tế bào của stele (trục giữa) và cortex (vỏ). Trong khi SM3 biểu hiện đa mô sclerenchyma ở vỏ rất điển hình của giống bắp hiện hữu (extant maize), thì node của trung trục của hệ thống rễ phôi SM11 (embryonic root system) thiếu hẳn hoàn toàn các rễ nhánh ngang (seminal roots), một thuộc tính được tìm thấy trong mẫu giống bắp teosinte hiện hữu và trong hai mẫu giống đột biến đặc biệt: root with undetectable meristem1 (rum1) và rootless concerning crown and seminal roots (rtcs). Trình tự DNA cổ điển của SM10, một phần ba số mẫu giống ở San Marcos cùng tuổi với SM3 và SM11, khẳng định sự có mặt của đột biến diễn ra tại trình tự phân tử transcript của cả hai gen này, ghi nhận khả năng củ một vài đột biến có trong sự thiếu kiểu hình seminal roots ở mẫu dưu tậo giống tổ tiên. Kết quả cho thấy: hệ thống rễ của những cây bắp thuần hóa đầu tiên tại Tehuacán rất giống với teosinte về các tính trạng nông học quan trọng đối với tính thích nghi của cây bắp đối với khô hạn.
Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2110245119
.png)
Hình: Hệ thống rễ bắp.
Số lần xem: 270
