Tuần tin khoa học 811 (31/10-06/11/2022)

Tổng quan 30 năm nghiên cứu tương tác zig zag giữa ký chủ và ký sinh

Nguồn: Bruno Pok Man Ngou, Pingtao Ding, Jonathan D G Jones. 2022. Thirty years of resistance: Zig-zag through the plant immune system. The Plant Cell, Volume 34, Issue 5, May 2022: 1447–1478 

https://doi.org/10.1093/plcell/koac041

Hiểu biết hệ thống miễn dịch thực vật là điều vô cùng cần thiết để sử dụng kiến thức di truyền học vào lĩnh vực bảo vệ cây trồng đối với bệnh hại cây. Thực vật kháng pathogens thông qua hệ thống tìm kiếm và phản ứng có tính chất bẩm sinh (two-tiered innate immune detection-and-response system). Gen kháng của cây Resistance (R) được dòng hóa lần đầu tiên vào năm 1992. Kể từ đó, nhiều phân tử PRRs ghi nhận đối tượng từ bề mặt tế bào (cell-surface pattern recognition receptors: PRRs) đã được người ta phân lập thành công, các gen R mã hóa protein NLRs có tính chất liên bào (intracellular nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors) cũng đã được dòng hóa. Ở đây, người ta cung cấp một danh sách những PRRs và NLRs đã được định tính rõ ràng. Bổ sung cho những receptors mang tính chất miễn nhiễm, nhiều hợp phần trong hệ thống truyền tín hiệu miễn dịch đã được người ta phát hiện ra trong suốt 30 năm qua. Các tác giả bài viết này tổng quan lại những lộ trình truyền tín hiệu (signaling pathways), các phản ứng sinh lý (physiological responses), và sự điều tiết có tính chất phân tử của cả hai đối tượng PRR và NLR trong hệ thống miễn dịch. Các nghiên cứu gần đây đã bổ sung mạnh mẽ sự quan trọng của tương tác giữa hai hệ thống miễn dịch này. Người ta đưa ra cách nhìn tổng thể về tương tác giữa PRR và  NLR trong miễn dịch học, phác họa ra những thách thức và triển vọng trong nghiên cứu tương lai.

Xem https://academic.oup.com/plcell/article/34/5/1447/6529015

OST1-VOZ1 và tính chống chịu khô hạn giai đoạn trổ của cây cà chua

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.

Trổ bông là tính trạng nông học quan trọng quyết định đến năng suất quả cà chua. Mặc dù stress khô hạn ảnh hưởng đến thời gian trổ bông, nhưng cơ chế phân tử của khô hạn ảnh hưởng đến trổ bông cà chua vẫn chưa được biết nhiều. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta chứng minh được rằng sự thiếu chức năng của protein OPEN STOMATA 1 (SlOST1) trong cây cà chua, đó là  protein kinase rất cần cho nội dung truyền tín hiệu abscisic acid (ABA) và giúp cây phản ứng với stress phi sinh học, làm hạ thấp tính chống chịu của cây cà chua đối với stress khô hạn. Đột biến slost1 cũng biểu hiện trong kiểu hình cây cà chua trổ bông muộn dưới điều kiện bình thường và điều kiện stress khô hạn. Người ta ghi nhận rằng: SlOST1 tương tác trực tiếp với NAC và phosphoryl hóa NAC (NAM, ATAF và CUC)-type transcription factor VASCULAR PLANT ONE-ZINC FINGER 1 (SlVOZ1), tại gốc serine 67, do đó, làm tăng cường sự ổn định của nó và sự chuyển vị trong nhân theo cách thức lệ thuộc vào tín hiệu ABA. Bên cạnh đó, người ta thấy nhiều motif kiểu SlVOZ1 kết gắn với DNA theo ái lực thông qua phân tích trình tự DNA tinh sạch và người ta xác định rằng SlVOZ1 có thể kết gắn trực tiếp với promoter của gen chủ lực điều khiên ra bông SINGLE FLOWER TRUSS để tăng cường sự dịch chuyển ngày trổ bông sớm khi phản ứng với khô hạn. Tập học các dữ kiện lại, người ta thấy rằng có vai trò hết sức cần thiết của SlOST1-SlVOZ1 module trong điều tiết sự ra hoa khi cây phản ứng với stress khô hạn của cây cà chua và người ta thấy rằng đây là lý thuyết của một chiến lược mới để cân bằng được phản ứng với stress khô hạn và sự trổ bông cà chua.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35099557/

TL1 mã hóa protein “C₂H₂ zinc finger” cải tiến phẩm chất cơm trong Oryza sativa L.

Nguồn: Guochao Zhao, Shuifeng Xie, Shipeng Zong, Tong Wang, Chanjuan Mao, Jianxin Shi & Jianyue Li. 2022. Mutation of TL1, encoding a novel C₂H₂ zinc finger protein, improves grains eating and cooking quality in rice Theoretical and Applied Genetics October 2022; vol. 135: 3531–3543

Thực hiện dòng hóa và định tính một protein mới có tên là C₂H₂ zinc finger protein nó ảnh hưởng đến  phẩm chất cơm ngon thông qua hàm lượng amylose (AC) và sự phân bố chiều dài chuỗi amylopectin trong hạt gạo.

Một trong những mục tiêu quan trọng của cải tiến giống lúa là làm tăng năng suất, đồng thời  làm tăng phẩm chất gạo ECQ (eating and cooking quality). Điều khiển hàm lượng amylose (AC) và sự phân bố chiều dài chuỗi amylopectin ACLD (amylopectin chain-length distribution) của hạt bgạo là chiến lược chủ yếu để cải tiến ECQ của giống lúa. Những nghiên cứu trước đây cho thấy: một vài gen có liên quan đến tinh bột SSRGs (starch synthesis-related genes) cần phải có AC và ACLD bình thường, tuy nhiên, hệ thống điều tiết như vậy không rõ ràng. Ở đây, người ta ghi nhận dòng hóa và định tính một protein mới C₂H₂ zinc finger protein TL1 (Translucent endosperm 1) nó có thể điều tiết tích cực tổng hợp amylose trong hạt gạo. Mất chức năng của TL1 sẽ làm giảm  AAC (apparent amylose content), tinh bột tổng số, độ bề thể gel (gel consistency), và độ trở hồ (gelatinisation temperature), trong khi đó, làm tăng độ dính (viscosity), lipid tổng số, và tỷ lệ chuỗi amylopectin A với mức độ polymer hóa (DP) là 6–12; đối với chuỗi B₁ là DP 13–24, làm cho hạt gạo tăng ECQ. Khi ECQ tăng lên, tất cả kết hợp với những biểu hiện thay đổi altered expression của nhiều hạt gạo với SSRGs thử nghiệm của hạt gạo có kiểu hình đột biến tl1. Bên cạnh đó, người ta thực hiện knockout gen TL1 của giống lú cao sản JiaHua NO.1 đã làm giảm AAC mà không có bất cứ ảnh hưởng phụ nào (side effects) đến những tính trạng nông học chủ lực. Kết quả này mở rộng tầm hiểu biết của chúng ta  về các hệ thống điều tiết di truyền (regulating networks) của biến dưỡng tinh bột hạt gạo và cung cấp kiến thức cơ bản làm thế nào phẩm chất ECQ của lúa có thể được cải tiến thông qua những tiếp cận mới về di truyền.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04198-6

Di truyền hàm lượng oleic acid của đậu phụng

Nguồn: R. J. Andres & J. C. Dunne. 2022.  Understanding variation in oleic acid content of high-oleic virginia-type peanut. Theoretical and Applied Genetics OCTOBER 2022; VOL. 135: 3433–3442

Sự tạp nhiễm tại locus FAD2B do quy trình sàng lọc không phù hợp là nguyên nhân chính gây ra hiện tương hàm lượng oleic acid không đầy đủ và rời rạc (sporadic) trong giống đậu phụng kiểu hình Virginia.

Tính trạng hàm lượng acid oleic cao của đậu phụng được quy định bởi đột biến kiểu “loss-of-function” trong một cặp enzymes tương đồng và được người ta biết khá rõ để cải tiến chu kỳ sống của cây đậu phụng cao sản. Bở vì vậy, tính trạng này được xem như là chỉ tiêu ưu tiên rất cao trong các giống đậu phụng hiện nay và tương lai trong chương trính cải tiến giống đậu phụcng của Đại Học North Carolina State. Vì những lý do chưa rõ ràng, giống có hàm lượng acid oleic cao và những dòng lai thường cho kết quả thất bại đối với chuẩn “self-imposed thresholds” của acid oleic acid khi xét nghiệm trong hệ tiêu hóa. Muốn biết tại sao, người ta thực hiện quy trình “manual seed chipper, crude DNA isolation”, các xét nghiệm kiểu gen đối với cả hai phương pháp đột biến, và “web-based SNP”. Lý do đầu tiên được xác định là có tạp nhiễm với  hạt có acid oleic bình thường do phương pháp sàng lọc không phù hợp. Để khắc phục vấn đề ấy, người ta thực hiện phương pháp thanh lọc nhanh hơn để tiếp cận với yêu cầu ngưỡng acid oleic cao hơn. Bên cạnh đó, các kết quả đều minh chứng đột biến này là một thể đồng dạng (homeolog) được cố định trong chương tring lai giống, không có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng  oleic acid, và là những gen modifiers thứ yếu phân lý trong chương trinh lai giống, giải thích được 6% biến thiên kiểu hình hàm lượng oleic acid.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04190-0