Tuần tin khoa học 836 (24-30/04/2023)

Phân tích QTLs điều khiển hàm lượng dầu đậu phụng

Nguồn: Yongqing Yang, Yurong Li, Zengshu Cheng, Qiao Su, Xinxin Jin, Yahui Song & Jin Wang. 2023. Genetic analysis and exploration of major effect QTLs underlying oil content in peanut. Theoretical and Applied Genetics May 2023; vol. 136, Article number: 97

Gen AhyHOF1, mã hóa protein “WRI1 transcription factor”, đóng vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp dầu đậu phụng.

Cho dù gia tăng hàm lượng dầu đậu phụng đã đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng nhưng mục tiêu tối thượng này vẫn tiếp tục trong các chương trình cải tiến giống đậu phụng trên toàn thế giới, việc khai thác nguồn gen để đạt mục tiêu ấy rõ ràng là vẫn còn khiêm tốn so với những loài cây có dầu khác. Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành thực hiện quần thể cận giao cải tiến bao gồm 192 cây con F_9:11 dẫn xuất từ bố mẹ là JH5 và KX01-6. Sau đó, người ta thiết kế bản đồ di truyền phân giải cao phủ trên đoạn phân tử có kích thước 3.706,382 cM, đoạn phân tử trung bình dài 185,32 cM trên mỗi LG (linkage group: tương tự trên nhiễm sắc thể), sử dụng 2840 chỉ thị SNPs đa hình. Hai QTLs ổn định là qCOA08_1 và qCOA08_2 có đóng góp nhiều nhất đến biến thiên di truyền (16,1% và 20,7%, theo thứ tự), hai QTLs này được tìm thấy cùng một lúc tại nhiều điểm thí nghiệm khác nhau và được lập bản đồ di truyền với khoảng cách vật lý khoảng 2,9 Mb và 1,7 Mb, theo thứ tự, trên nhiễm sắc thể A08. Bên cạnh đó, kết quả phân tích trình tự toàn genome và cở sở dữ liệu resequencing của hệ thống transcriptome tìm ra một gen ứng cử viên nặng ký mã hóa được protein “WRI1 transcription factor” và biểu hiện hết sức khác biệt với bố mẹ. Gen này được ký hiệu là High Oil Favorable gene 1 in Arachis hypogaea (AhyHOF1). Người ta giả định nó có vai trò quan trọng trong tích lũy dầu. Xem xét dòng gần như cận giao (near-inbred lines) của #AhyHOF1/#Ahyhof1 cho thấy chứng cớ khoa học của AhyHOF1 làm gia tăng hàm lượng dầu, chủ yếu do ảnh hưởng của nhiều acid béo. Tóm lại, kết quả cung cấp thông tin đáng giá về dòng hóa allele mong muốn điều khiển hàm lượng dầu đậu phụng. Những chỉ thị SNPs đa hình liên kết chặt  với qCOA08_1 và qCOA08_2 loci có thể hữu dụng để thúc đẩy công tác chọn giống đậu phụng nhờ chỉ thị phân tử hiệu quả hơn.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04328-8

Xác định QTL  và phát triển chỉ thị phân tử chẩn đoán các tính trạng có liên quan đến tăng trưởng đậu phụng (Arachis hypogaea L.)

Nguồn: Yuanjin Fang, Xinyou Zhang, Hua Liu, Jihua Wu, Feiyan Qi, Ziqi Sun, Zheng Zheng, Wenzhao Dong & Bingyan Huang. 2023. Identification of quantitative trait loci and development of diagnostic markers for growth habit traits in peanut (Arachis hypogaea L.). Theoretical and Applied Genetics May 2023; vol. 136, Article number: 105

QTLs gắn với tập tính tăng trưởng được xác định trên Arahy.15 và Arahy.06 của đậu phụng, những markers mang tính chẩn đoán cũng được phát triển và minh chứng cho chọn giống nhờ chỉ thị phân tử

Đậu phụng là cây họ đậu độc đáo vì quả và hạt được phát triển dưới đất. Quả bắt nguồn từ hoa sau khi thụ phấn; hoa chui xuống đất rồi phát triển thành quả (pods) trong đất. Số quả trên cây bị ảnh hưởng bởi cái gọi là tập tính tăng trưởng GH (peanut growth habit). GH được phân ra thành 4 loại hình, bao gồm thẳng đứng (erect), bụi túm (bunch), trải ra (spreading) và bò lan (prostrate). Hạn chế tăng trưởng quả đậu ở tại gốc thân, như trường hợp cây đậu phọng có nhánh thân ngang mọc thẳng, sẽ làm giảm đáng kể năng suất quả. Mặt khác, GH có đặc điểm trải rộng ra (spreading) các nhánh ngang dưới đất sẽ làm thuận lợi cho quá trình tạo quả trên những nodes (mắt lóng), như vậy sẽ làm tăng năng suất. Ở đây, người ta nghiên cứu những tính trạng của GH từ 521 dòng đậu phụng cận giao tái tổ hợp (RILs) trồng tại ba địa điểm khác nhau. Quantitative trait loci (QTLs) đối với GH được xác định trên linkage group (LG): ký hiệu LG15 giữa đoạn phân tử 203,1 và 204,2cM; trên LG 16 giữa 139,1 và 139,3cM. Phân tích cơ sở dữ liệu “resequencing” tại vùng đích của những QTL cho thấy  chỉ thị SNP hoặc chỉ thị InDel tại Arahy15.156854742, Arahy15.156931574, Arahy15.156976352 và Arahy06.111973258 có thể ảnh hưởng chức năng của những gen ứng cử viên tương ứng, đó là gen: Arahy.QV02Z8, Arahy.509QUQ, Arahy.ATH5WE và Arahy.SC7TJM.

Những chỉ thị SNPs và INDELs này đều liên quan đến tính trạng GH đậu phụng được người ta phát triển ra những chỉ thị phân tử KASP trong đánh giá kiểu gen và trắc nghiệm tập đoàn giống đậu phụng gồm 77 mẫu giống biểu hiện đặc điểm GH khác nhau. Kết quả này minh chứng 4 markers có tính chất chẩn đoán (diagnostic markers), chúng có thể được dùng để phân biệt kiểu hình erect với kiểu hình bunch; phân biệt kiểu hình spreading với kiểu hình prostrate, do đó, nó làm thuận lợi cho chọn giống đậu phụng nhờ chỉ thị phân tử đối với các tính trạng GH traits.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04327-9

Hình 5: QTL đối với tập tính tăng trưởng của đậu phụng trên LG 15 và LG 16 tại 3 điểm thí nghiệm khác nhau.

Bản thảo trình tự hệ gen của bảychủng nòi vi khuẩn ăn màu Xanthomonas citri pv. anacardii, tác nhân gây bệnh Cashew Angular Spot

Lucas Lucena, Ana Benko-Iseppon, Bertram Brenig, Vasco Azevedo, Flávia Aburjaile, Elineide B Souza, Marco Nguồn: Aurélio Siqueira Gama. 2023. Draft Genome Sequence of Seven Pigmented Strains of Xanthomonas citri pv. anacardii, the Causal Agent of Cashew Angular Spot. Phytopathology; 2023 Jan 26. doi: 10.1094/PHYTO-08-22-0279-A. 

Bệnh đốm lá Điều (Anacardium occidentale L.) có tên tiếng Anh là “angular leaf spot” do vi khuẩn Xanthomonas citri pv. anacardii,  chủng nòi ăn màu (pigmented) và chủng nòi không ăn màu (non-pigmented); chúng được phân lập từ cây điều bị vi khuẩn xâm nhiễm tại Brazil. Triệu chứng bệnh có thể được thấy trên lá điều, thân và trái điều. Bệnh nhiễm ở trái non làm cho trái không thể bán được, “angular leaf spot” đặc trưng cho mối đe dọa nghiêm trọng cho các vườn sản xuất điều ở Brazil. Người ta ghi nhận trình tự hệ gen của 7 chủng nòi vi khuẩn ăn màu (pigmented strains) X. citri pv. anacardii, mẫu lấy trên lá của những cây điều được trồng tại bang São Paulo, Brazil, năm 2009. Người ta tiến hành xây dựng thư viện DNA theo nhà khoa học đóng vai trò manufacturer (sáng chế), và kết quả “whole-genome sequencing” này được hoàn thiện bằng Illumina HiSeq 2500 platform. Kích thước genomes, số trình tự mang mật mã di truyền, chiều dài contig lớn nhất, và N50 biến động từ 4.996.984 đến 5.003.485 bp, 4.621 đến 4.643, 212.513 đến 362.232, và 113.582 đến 141.003. Hàm lượng GC và số RNA là 64,68% và 54 đối với tất cả chủng nòi. Kết quả phân tích ANIm và dDDH cho giá trị 99,5% và 92,1% trong các chủng nòi này và trong chủng nòi parthotype không ăn màu của X. citri pv. anacardii (IBSBF2579^PT). Giàn đồ “Maximum likelihood tree” ghi nhận 2.708 gen chủ lực được xếp nhóm trong tất cả chủng nòi X. citri pv. anacardii ở cùng clade với nhau, với 100% bootstrap. Kết quả này sẽ góp phần vào phương pháp có liên quan sau này giúp cho chúng ta hiểu rõ bản chất sinh thái học, phân loại học, tiến hóa học, phát sinh bệnh học và độc tố học của vi khuẩn X. citri pv. anacardii, tất cả sẽ hữu ích cho nghiên cứu và phát triển kỹ thuật quản lý bệnh đốm lá vi khuẩn của cây điều.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36703497/

Nghiên cứu di truyền cây tiêu (Piper nigrum L.) thông qua phương pháp xác định genome-wide và định tính RNAs không mã di truyền chuyên tính với mô

Nguồn: Baibhav Kumar, Bibek Saha, Sarika Jaiswal, U B Angadi, Anil Rai, Mir Asif Iquebal. 2023. Genome-wide identification and characterization of tissue-specific non-coding RNAs in black pepper (Piper nigrum L.). Front Plant Sci.; 2023 Mar 16; 14:1079221. doi: 10.3389/fpls.2023.1079221. 

Phân tử có tên long non-coding RNAs (lncRNAs) và circular RNAs (circRNAs) là hai lớp của non-coding RNAs (ncRNAs) đặc trưng ưu thế của tế bào thực vật và có chức năng khác nhau trong điều hòa gen ở mức độ trước và sau phiên mã. Trước đây, được coi là rác (junk), những phân tử  ncRNAs này đã và đang được ghi nhận là quan trọng trong điều hòa sự biểu hiện của gen, đặc biệt trong điều kiện cây bị stress đối với nhiều loài thực vật khác nhau. Tiêu, có tên khoa học Piper nigrum L., là loài cây trồng có giá trị kinh tế cao nhưng thiếu các nghiên cứu liên quan đến ncRNA này. Từ cơ sở dữ liệu của 53 RNA-Seq của cây tiêu quan sát ở sáu mô, đó là, hoa, quả, lá, bông, rễ, và thân của 6 giống tiêu trồng, nằm trong 8 dự án BioProjects của 4 quốc gia hợp tác nhau, ngu7oi2i ta xác định và định tính tất cả 6406 lncRNAs. Kết quả phân tích downstream chuyên sâu dẫn đến kết luận rằng những phân tử lncRNAs này đã điều tiết được 781 gen của hồ tiêu / gene products thông qua hệ thống tương tác giữa phân tử miRNA-lncRNA-mRNA, do vậy, chúng hoạt động như RNA nội sinh có tính chất cạnh tranh nhau (competitive endogenous RNAs: ceRNAs). Những tương tác như vậy có thể là những cơ chế rất khác nhau giống như việc làm câm gen bằng miRNA  hoặc lncRNAs hoạt động như bắt chước vùng mục tiêu nội sinh (endogenous target mimics: eTMs) của phân tử miRNAs. Tổng số 35 phân tử lncRNAs đã được phân lập là những tiền chất (precursors) của  94 phân tử miRNAs sau khi được hoạt động bởi endonucleases giống như Drosha và Dicer. Phân tích hệ transcriptome có tính chất mô tế bào khôn ngoan  ghi nhận 4621 circRNAs. Hơn nữa, kết quả phân tích hệ thống miRNA-circRNA-mRNA cho thấy 432 phân tử circRNAs kết hợp với 619 phân tử miRNAs và cạnh tranh đối với những vi trí binding sites của 744 phân tử mRNAs trong các mô khác nhau của cây hồ tiêu. Kết quả nghiên cứu này giúp cho nhà nghiên cứu có cái nhìn tốt hơn đối với kết quả điều tiết năng suất và phản ứng với stress của cây hồ tiêu trong nỗ lực cao hơn để sản xuất và cải thiện giống hồ tiêu.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37008483/

Hình 4:Phân tử circRNA/lncRNA của cây hồ tiêu cho thấy sự thông minh của nhiễm sắc thể. Vòng ngoài cùng (biểu thị màu xanh blue đậm) là đặc trưng của phân tử circRNA, vòng màu xanh green đặc trưng cho “intergenic lncRNAs”, vòng màu đỏ đặc trưng cho “intronic lncRNAs”, và vòng màu xanh blue nhạt đặc trưng cho “antisense lncRNAs”-.