Tuần tin khoa học 808 (10-16/10/2022)

Di truyền tính chống chịu ngập của lúa và Arabidopsis

Nguồn: Keita Tamura and Hidemasa Bono. 2022. Meta-Analysis of RNA Sequencing Data of Arabidopsis and Rice under Hypoxia. Life 2022, 12(7), 1079; https://doi.org/10.3390/life12071079 (published 19 July 2022)

Hiện tượng thiếu ô xy do ngập trong nước “Hypoxia” là một stress phi sinh học của thực vật. Kết quả ngập lũ có từ biến đổi khí hậu mà mối đe dọa chủ yếu cho cây trồng làm tăng xác suất rủi ro của “hypoxic stress”. Những cơ chế phân tử ấy giải thích hiện tượng “hypoxia” của cây xanh đã được làm rõ hơn trong mấy năm gần đây, nhưng các gen mới có liên quan đến stress như vậy vẫn còn chưa có thông tin mới. Bài viết này, các tác giả nhằm mục đích hoàn thiện phương pháp meta-analysis of the RNA sequencing viết tắt là RNA-Seq, cơ sở dữ liệu của cây Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) và cây lúa (Oryza sativa) trong nghiệm thức hypoxia. Người ta thu thập được 29 cặp “RNA-Seq data” của Arabidopsis và 26 cặp trong cây lúa bao gồm nghiệm thức xử lý hypoxic (ngập: submergence) và nghiệm thức normoxic (nghiệm thức đối chứng); sau đó ly trích những gen thường điều tiết theo kiểu “up” hoặc kiểu “down” trong thí nghiệm. Kết quả “meta-analysis” cho thấy 40 gen thuộc “up” và 19 gen thuộc kiểu “down”, trong hai loài thực vật này. Nhiều yếu tố phiên mã WRKY và enzyme cinnamate-4-hydroxylase được điều tiết theo kiểu “up”, nhưng chúng có trong hiện tượng hypoxia như thế nào vẫn còn chưa rõ. Kết quả meta-analysis xác định được những gen ứng cử viên đối với các cơ chế phân tử mới xảy ra trong thực vật, dưới nghiệm thức hypoxia.

Xem https://www.mdpi.com/2075-1729/12/7/1079

Di truyền trong hệ gen cây họ đậu và an ninh lương thực

Nguồn: Romesh K Salgotra, Charles Neal Stewart Jr. 2022. Genetic Augmentation of Legume Crops Using Genomic Resources and Genotyping Platforms for Nutritional Food Security. Plants (Basel); 2022 Jul 18; 11(14):1866.  doi: 10.3390/plants11141866.

Những tiến bộ gần đây về NGS (next generation sequencing) đã và đang dẫn dắt nguồn tài nguyên “hệ gen” đối với nhiều loài cây trồng họ Đậu. Những tiến bộ có tính chất HTG (high throughput genotyping) và có tính chất HTP (high throughput phenotyping) có khả năng cho phép các nhà chọn giống cây họ đậu cải tiến được giống cây này chính xác hơn và hiệu quả hơn. Hiện nay, các nhà chọn giống ấy có thể cải tổ lại (reshuffle) các tổ hợp gen trong tự nhiên theo lựa chọn của họ để tăng cường tiềm năng di truyền của cây trồng. Nguồn tài nguyên hệ gen ấy (genomic resources) được khai thác rất hiệu quả thông qua chiến lược “molecular breeding” đối với mục tiêu tăng cường di truyền đối với cây họ đậu quan trọng, such ví dụ như chickpea, cowpea, pigeonpea, đậu phụng, đậu cô ve, đậu lentil, đậu Hà Lan, cũng như những loài họ đậu khác ít được sử dụng. Trong tương lai, những tiến bộ về công nghệ NGS, HTG, và HTP dẽ giúp cho chúng ta xác định và tổng hợp những haplotypes ưu việt để thao tác di truyền các giống cây họ đậu thông qua chiến lược “haplotype-based breeding”. Bài tổng quan này tập trung vào những phát triển gần đây nhất về cơ sở dữ liệu của “genomic resource” và sự khái thác chúng trong chương trình chọn tạo giống ở mức độ phân tử các cây họ đậu để đáp ứngmục tiêu an ninh thực phẩm trên toàn thế giới.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35890499/

Di truyền chống chịu thiếu Mg của cây chuối

Nguồn: Baolin Kan, Yong Yang, Pengmeng Du, Xinping Li, Wenjie Lai, Haiyan Hu. 2022. Chlorophyll decomposition is accelerated in banana leaves after the long-term magnesium deficiency according to transcriptome analysis. PLoS One;  2022 Jun 24; 17(6):e0270610.  doi: 10.1371/journal.pone.0270610.

Magnesium (Mg) là một macronutrient thiết yếu cho tăng trưởng và phát triển thực vật. Các phân tích mang tính chất “sinh lý học” và  “transcriptome” đã được người ta thực hiện nhằm làm rõ những cơ chế thích nghi với sự thiếu hụt dài hạn Mg, viết tắt là MD: “long-term Mg deficiency” trong cây chuối non ở giai đoạn sáu lá tuổi. Cây chuối non được tưới với dung dịch dinh dưỡng không có Mg suốt 42 ngày, và nghiệm thức đối chứng với Mg được cung cấp ở mức tối hảo (optimum Mg supply). Hiện tượng chlorosis ở rìa lá được quan sát ở lá thứ 9, nó từ từ chuyển sang màu vàng từ rìa (edge) đến bên trong lá. Kèm theo đó là hàm lượng diệp dục giảm 47.1%, 47.4%, và 53.8% bên trong lá, giữa lá và rìa lá, theo thứ tự, quang hợp thuần  (net photosynthetic rate) giảm đáng kể ở lá thứ 9. Kết quả phân tích transcriptome analysis cho thấy MD kích hoạt 9.314 gen DEG ở bên trong là, 7.425 DEG ở giữa lá và 5.716 DEG (differentially expressed genes) ở rìa lá. Kết quả cho thấy chu trình biến dưỡng diệp lục có tính chất tăng lên nhiều tùy theo mức ưa thích (preferentially enriched), theo kết quả phân tích Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Mức độ biểu hiện như vậy của 5 gen ứng cử viên trong lá chuối phù hợp với nội dung biến dưỡng hàm lượng diệp lục. Những thay đổi trong biểu hiện các gen có liên quan đến sự tổng hợp hàm lượng diệp lục và sự phân hủy trong vùng màu vàng của lá cây chuối non, kết quả rất có ích giúp chúng ta hiểu được cơ chế phản ứng của cây chuối đối với hiện tượng thiếu Mg dài hạn (long-term MD).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35749543/

Alen HLA-DQA1 trong hệ gen cây đậu phụng

Nguồn: Monali Manohar, Kari Christine Nadeau, Maya Kasowski. 2022. Early peanut introduction wins over the HLA-DQA1*01:02 allele in the interplay between environment and genetics. J Clin Invest.; 2022 Jan 4; 132(1): e155609.  doi: 10.1172/JCI155609.

Sự gia tăng mức độ rủi ro của dị ứng thực phẩm (food allergy) đối với trẻ em đo lưởng mức độ quan trọng của ngoại cảnh; tuy nhiên, các nhân tố di truyền đóng một vai trò chủ lực. Làm thế nào tương tác giữa môi trường và gen gây ra được “food allergy” vẫn còn là nội dung chưa hiểu hết. Cột mốc đánh dấu LEAF (Learning Early About Peanut Allergy) về xét nghiệm lâm sàng khi cho trẻ em ăn đậu phụng sẽ bảo vệ chúng không gặp rủi ro lớn, bao gồm ảnh hưởng chống chịu (tolerizing effects) của ruột non (gut exposure). Kanchan et al. tiến hành thu thập dữ liệu “LEAP trial” để xem xét cơ chế di truyền phân tử của cái gọi là nhiễm sớm (early sensitization). Dữ liệu trước đây xác định “HLA risk allele” đối với dị ứng đậu phụng (DQA1*01:02) được gắn kết với các mức độ IgG4 mang bản chất chuyên biệt của đậu phụng với người tiêu dùng. Chú ý là, IgG4 antibodies cũng bảo vệ người ta bằng cách giảm kết gắn của allergen đối với IgE. Sự kết gắn này của cùng một alen với dị ứng do đậu phụng (peanut allergy) là những chất tránh (avoiders) trong khi chúng có khả năng liên quan đến sự bảo vệ người tiêu thụ đậu phụng, tăng cường nhu cầu tích hợp thông tin di truyền hướng đến chiến lược chữa bệnh cho từng cơ địa cụ thể để mang lạ kết quả tốt nhất liên quan đến dị ứng thực phẩm.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34981779/

Bịt đầu vào phản ứng cân bằng của tính chống chịu cây đậu phụng khi đối diện với alen rủi ro (risk alleles).