Tuần tin khoa học 843 (12-18/6/2023)

Hồ tiêu (Piper nigrum) có thể làm giảm stress bởi gốc ô xi tự do

Nguồn: Himadri Sharma, Niti Sharma, Seong Soo A An. 2023. Black Pepper (Piper nigrum) Alleviates Oxidative Stress, Exerts Potential Anti-Glycation and Anti-AChE Activity: A Multitargeting Neuroprotective Agent against Neurodegenerative Diseases. Antioxidants (Basel); 2023 May 12; 12(5):1089. doi: 10.3390/antiox12051089.

Bệnh thoái hóa nơ rôn thần kinh NDs (neurodegenerative diseases) là họ của những triệu chứng bất thường gây ra thoái hóa dần dần những cấu trúc và chức năng của tế bào nơ rôn. Trong những cơ quan của cơ thể con người, não là cơ quan bị ảnh hưởng mạnh nhất bởi sự sản sinh và tích tụ ô xi tự do (ROS). Nhiều nghiên cứu đã và đang xác định nếu gia tăng stress có tính chất ô xi hóa (oxidative stress) như vậy sẽ làm cho sinh lý phát sinh bệnh trở nên phổ biến đối với hầu hết các bệnh thoái hóa nơ rôn NDs, rồi gây ảnh hưởng lâu dài theo nhiều lộ trình khác nhau. Các loại thuốc hiện nay thiếu tính chất phổ rộng (wide spectrum) rất cần thiết để hoàn toàn đối diện với các vấn đề xảy ra cùng một lúc. Do đó, cách tiếp cận an toàn trong chữa bệnh là nhiều lộ trình dẫn đến mục tiêu có tính chất mong muốn khá cao. Theo kết quả này, chất hexane và ethyl acetate tách chiết từ hạt tiêu Piper nigrum (black pepper), một gia vị quan trọng, được người ta đánh giá có khả năng bảo vệ nơ rôn (neuroprotective) khi người ta bị stress ô xi hóa bởi hydrogen peroxide trong tế bào neuroblastoma của người (SH-SY5Y). Chất ly trích như vậy được nhận diện bằng phương pháp sắc ký khối phổ lồng ghép GC/MS để phân lập ra sự hiện hữu của những bioactives quan trọng. Những chất ly trích này thể hiện bản chất bảo vệ nơ rôn (neuroprotection) thông qua sự giảm có ý nghĩa stress ô xi hóa và phục hồi điện thế màng ty thể bộ trong tế bào. Hơn nữa, chất ly trích nói trên hiện thị hoạt động chống “glycation” (anti-glycation) và chống hoạt động xơ hóa Aβ (anti-Aβ fibrilization). Những chất ly trích ấy là những phân tử inhibitors có tính cạnh trạng rất quyết liệt với AChE. Cơ chế neuroprotective có tính chất đa mục đích như vậy biểu hiện trong hạt tiêu Piper nigrum cho thấy đây là một ứng cử viên đầy tiềm năng để chữa bệnh NDs.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37237954/

qCTB7 điều tiết tích cực tính trạng chống chịu lạnh ở giai đoạn tượng khối sơ khởi của lúa

Nguồn: Luomiao Yang, Lei Lei, Jingguo Wang, Hongliang Zheng, Wei Xin, Hualong Liu & Detang Zou. 2023.  qCTB7 positively regulates cold tolerance at booting stage in rice. Theoretical and Applied Genetics June 2023; vol. 136, Article number: 135

LOC_Os07g07690 trong gen qCTB7 gắn liền với tính trạng chống chịu lạnh ở giai đoạn tượng khối sơ khởi của cây lúa, phân tích cây transgenic cho thấy qCTB7 ảnh hưởng đến tính chống chịu lạnh bằng cách làm thay đổi hình thái và kiến trúc tế bào (cytoarchitecture) của túi phấn và hạt phấn hoa.

Tính chống chịu lạnh ở giai đoạn tượng khối sơ khởi (CTB) của cây lúa  ảnh hưởng đáng kể đến năng suất khi canh tác lúa vùng vĩ tuyến cao. Mặc dù có nhiều gen CTB được người ta xác định, nhưng khả năng của chúng kích hoạt tính chống chịu lạnh vẫn chưa đủ để đảm bảo năng suất lúa phù hợp ở vùng nhiệt độ lạnh (vùng cao vĩ tuyến). Kết quả nghiên cứu này xác định được protein có domain là PHD-finger được mã hóa bởi gen qCTB7 thông qua phương pháp chạy QTL-seq và phân tích liên kết gen (linkage analysis). Công cụ đo lường được tiến hành có hệ thống ở các thời điểm khác nhau khi lúa tượng khối sơ khởi (CTB differences) và sự thụ tinh của hóa lúa (spike fertility) của giống Longjing31 và Longdao3. Dòng con lai từ hai bố mẹ này bao gồm 1570 cá thể F2 được xứ lý stress lạnh. Người ta xác định chức năng của gen qCTB7 trong cây lúa. Sự biểu hiện mạnh mẽ gen qCTB7 thúc đẩy lúa tượng khối sơ khởi CTB và có cùng năng suất với giống Longdao3 trong điều kiện canh tác bình thường, trong khi kiểu hình của các dòng lúa alen lặn qctb7 (đột biến knockout) cho thấy không có túi phấn, hạt phấn trong xử lý stress lạnh. Khi xử lý stress lạnh, sự nẩy mầm của hạt phấn cây qctb7 trên nuốm nhụy cái bị suy giảm, làm cho tỷ lệ thụ tinh thấp. Kết quả cho thấy qCTB7 điều tiết sự xuất hiện của túi phấn và hạt phấn, cũng như hình thái và kiến trúc tế bào của chúng. Ba chỉ thị phân tử SNPs trong vùng promoter và vùng mật mã di truyền của gen qCTB7 được người ta xác định như những tín hiệu ghi nhận CTB của cây lúa và có thể giúp cho nhà chọn giống lúa cải tiến giống lúa chống chịu lạnh ở vùng canh tác lúa vĩ độ cao.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04388-w

Ảnh hưởng QTL qPss3 trong tính cảm quang và tính kháng bệnh stalk rot của cây bắp

Nguồn: Feili Du, Yiyuan Tao, Chuanyu Ma, Mang Zhu, Chenyu Guo & Mingliang Xu. 2023. Effects of the quantitative trait locus qPss3 on inhibition of photoperiod sensitivity and resistance to stalk rot disease in maize Theoretical and Applied Genetics June 2023; vol. 136, Article number: 126

Hình: Bệnh Stalk Rot cộng với Anthracnose Top Dieback phát triển trên ruộng (Jackson- Ziems et al. 2016).

Người ta xác định được QTL có tên là qPss3, rồi tiến hành fine mapping locus ấy có độ lớn phân tử 120-kb trong hệ gen cây bắp. Locus này ức chế tính cảm quang nhở gen ZmCCT9 và ZmCCT10, tạo ra trổ bông sớm hơn 2 ~ 4 mà không làm giảmtính kháng bệnh thối thân (stalk-rot) ở bất cứ giống bắp nào.

Tính cảm quang (photoperiod sensitivity) là yếu tố quyết định sự thích nghi của cây bắp (Zea mays L.) đối với vùng canh tác có vĩ độ cao. Mặc dù có nhiều gen liên quan đến thời gian trổ bông đã được người ta phân lập trong cây bắp, nhưng không có gen nào ức chế được tính cảm quang. Trong nghiên cứu trước đây, các tác giả đã tìm thấy những khác biệt vô cùng lớn trong tính cảm quang trong số các dòng bắp cận giao với alen quy đ8ịnh tính cảm quang như nhau ở locus có tên ZmCCT10. Trong nghiên cứu này, họ sử dụng 2 quần thể con lai đang phân ly với cùng nền tảng di truyền, nhưng có những alen khác biệt ZmCCT10 nhằm hoàn thiện kết quả phân tích QTL (quantitative trait locus). Người ta phân lập được một QTL, qPss3, trên nhiễm sắc thể 3 của quần thể nói trên, chúng mang alen nhạy cảm quang ZmCCT10. Sau đó, họ thực hiện fine-mapping, cuối cùng xác định qPss3 trong quãng có độ lớn phân tử ~ 120 kb. Gen qPss3 là locus có tính trội, gây ra kết quả trổ bông sớm 2–4 ngày thông qua ức chế tính cảm quang bị kích hoạt bởi ZmCCT10 trong điều kiện ngày dài. Gen qPss3 còn ức chế tính cảm quang do một gen khác (liên quan đến trổ bông), đó là ZmCCT9. Ứng dụng kết quả này, người ta tạo ra dòng lai F₁ dị hợp tử ở loci qPss3 và ZmCCT10 hình thành một sự kết hợp alen tối ưu, biểu hiện tính kháng cao với bệnh thối thân mà không làm kéo dài ra thời gain trổ bông. Hơn nữa, gen qPss3 có giá trị rất lớn  trong điều tiết thời gian trổ bông của giống bắp nhiệt đới khi trồng chúng ở vùng vĩ độ cao.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04370-6

Tìm nguồn gen đích điều khiển kiến trúc hệ rễ cây bắp

Nguồn: Kunhui He, Zheng Zhao, Wei Ren, Zhe Chen, Limei Chen, Fanjun Chen, Guohua Mi, Qingchun Pan & Lixing Yuan. 2023. Mining genes regulating root system architecture in maize based on data integration analysis. Theoretical and Applied Genetics June 2023; vol. 136, Article number: 127

Người ta xây dựng một chiến lược mới tích hợp đa dữ liệu để cấu trúc nên mạng lưới đồng biểu hiện gen có liên quan đến rễ bắp. Người ta tìm nguồn gen đích (mining genes) điều khiển kiến trúc rễ bắp. Mạng lưới có tên “root gene co-expression” bao gồm tất cả 13.874 gen, từ big data. Có tổng cộng 53 root hub genes và 16 gen ứng cử viên ưu tiên tạo rễ được phân lập. Một gen ứng cử viên “priority root” được tìm thấy chức năng trong cây bắp chuyển gen biểu hiện mạnh mẽ gen đích.

RSA là kiến trúc hệ thống rễ (root system architecture) rất quan trọng cho năng suất và chống chịu stress. Trong cây bắp, rất ít gen RSA có chức năng được dòng hóa, và tím thấy có hiệu quả ; đây là ttha1ch thức rất lớn để tìm gen RSA. Công trình nghiên cứu này được tiến hành nhằm xây dựng chiến lược dò tìm các gen RSA của cây bắp thông qua sự tích hợp các gen có chức năng của rễ, hệ thống transcriptome của rễ, phân tích mạng lưới đồng biểu hiện gen đích WGCNA (weighted gene co-expression network analysis) và phân tích GWAS những tính trạng liên quan đến RSA trên cơ sở nguồn dữ liệu cộng đồng. Có 589 gen liên quan đến rễ được thu thập thông qua nghiên cứu  các gen đã được định tính rõ ràng hoặc các gen đồng dạng từ các loài cây khác. Người ta hoàn thiện WGCNA để xây dựng nên hệ thống “maize root gene co-expression” bao gồm 13874 gen trên cơ sở dữ liệu “root transcriptome”, họ đã tìm thấy 53 hub genes liên quan đến tính trạng rễ. Bên cạnh đó, thông qua mô phỏng toán dự đón mạng lưới gen đồng biểu hiện của rễ, có 1082 gen ứng cử viên mới của rễ đã được khái thác. Nhờ chồng lấp số liệu, gen ứng cử viên mới của rễ từ kết quả GWAS / gen ứng cử viên RSA, người ta thấy có 16 gen ứng cử viên ưu tiên cho rễ. Cuối cùng, gen ứng củ viên “priority root”, Zm00001d023379 (mã hóa pyruvate kinase 2), được minh chứng là điều chỉnh góc mở rễ và số lượng rễ mọc trên thân bắp thông qua phân tích dòng bắp transgenic có biểu hiện mạnh mẽ gen đích. Kết quả này phát triển phương pháp tích hợp nhiều phân tích để khai thác nguồn gen RSA của cây bắp, mở ra lộ trình mới dò tìm gen ứng cử viên liên quan d8e61n các tính trạng phức tạp.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04376-0