Tuần tin khoa học 845 (26/06 - 03/07/2023)

Bệnh đốm lá vi khuẩn cây mận do Sphingomonas spermidinifaciens ở Guangxi, China

Nguồn: Yanqing Liu, Wenxiu Sun, Xiaolin Chen, SuiPing Huang, Lihua Tang, Tangxun Guo, Qili Li. 2023. Bacterial Leaf Spot of Plum Caused by Sphingomonas spermidinifaciens in Guangxi, China. Plant Disease; May 12 2023; doi: 10.1094/PDIS-04-23-0685-PDN. Online ahead of print.

Cây mận (Prunus salicina L.) là cây ăn trái truyền thống traditional ở miền Nam Trung Quốc và là có mặt khắp nơi trên thế giới. Tháng 8 năm 2021, lá cây mận biểu hiện triệu chứng đốm lá nhũn nước (water-soaking spots) và có quầng xanh vàng nhạt chiếm khoảng hơn 50% vườn mận ở quận Babu, Hezhou, Guangxi (N23°49'-24°48', E111°12'-112°03'). Muốn phân lập tác nhân gây hại, người tatiến hành thu 3 lá bệnh trên mỗi 3 cây khác nhau; cây trồng tại  nhiều vườn khác nhau được cắt thành những mẫu có kích thước 5 mm × 5 mm, khử trùng bằng 75% ethanol trong 10 giây, 2% sodium hypochlorite trong 1 phút và rửa lại 3 lần bằng nước cất. Những mẫu bệnh ấy được nghiền trong nước cất rồi giữ yên trong 10 phút. Pha loãng 10 lần trong nước và 100 µL của mỗi mẫu pha loãng này được cho vào môi trường từ 10-1 đến 10-6 vật liệu Luria-Bertani (LB) Agar. Sau khi ủ ấm 28℃ trong 48 giờ, tỷ lệ các mẫu phân lập (isolates) có cùng hình thái là 73%. Ba isolates điển hình (GY11-1, GY12-1 và GY15-1) được chọn để nghiên cứu tiếp tục. Những colonies này thuộc dạng non-spore-forming, màu vàng, trong, opaque, hình roi, hình lồi với cạnh trơn láng và gọn gàng. Xét nghiệm sinh hóacho thấy những colonies như vậy có tính chất hàn tàn hảo khí và gram âm. Những isolates ấy có thể tăng trưởng trên môi trường LB agar bao gồm 0-2% (w/v) NaCl và có thể dùng glucose, lactose, galactose, mannose, sucrose, maltose và rhamnose làm nguồn carbon. Chúng hoạt động như một phản ứng tích cực để sản sinh ra H2S, oxidase, catalase và gelatin, nhưng hoạt động tiêu cực đối với tinh bột. DNA trong genome của 3 isolates được tách chiết để khuếch đại phân tử 16S rDNA với cặp mồi 27F và 1492R. Những amplicons này được giải trình tự. Sau đó, 5 housekeeping genes atpD, dnaK, gap, recA, và rpoB của 3 isolates nói trên được khuếch đại với cặp mồi tương ứng  rồi được giải trình tự. Những trình tự ấy được giữ trong GenBank (16S rDNA, OP861004-OP861006; atpD, OQ703328-OQ703330; dnaK, OQ703331-OQ703333; gap, OQ703334-OQ703336; recA, OQ703337-OQ703339; và rpoB, OQ703340-OQ703342). Những isolates này được người ta phân lập là Sphingomonas spermidinifaciens trên cơ sở cây gia hệ được suy ra từ thuật toán  maximum-likelihood trong phần mềm MegaX 7.0 của 6 trình tự nối chuỗi với nhau (multilocus sequence analysis, MLSA) so với trình tự từ các chủng nòi (strain) của Sphingomonas. Phát sinh bệnh của những isolates như vậy được xét nghiệm trên lá khỏe mạnh  của cây mận hai năm tuổi được trồng trong nhà kính. Những lá ấy được tạo vết thương bằng kim vô trùng đâm vào và phun huyền phù chứa vi khuẩndược chuẩn bị trong dung dịch PBS (Phosphate buffer saline) ở điều kiện OD600=0.5. Dung dịch đệm PBS được sử dụng làm negative control. Mỗi isolate được sử dụng để chủng trên 20 mẫu lá cây mận. Cây ấy được che bằng màng phủ plastic để duy trì ẩm độ cao. Các vết bệnh nâu sậm đến màu đen được ghi nhận  trên là sau 3 ngày chủng ở 28℃ với ành sáng giũ cố định. Đường kích trung bình của vết bệnh  là 1 cm sau khi chủng 7 ngày, nhưng đối chứng (negative controls) không biểu hiện triệu chứng. Bacteria tái phân lập (reisolated) từ những lá bệnh giống nhau theo phương pháp chủng trên cơ sở xác định hình thái và phân tử, định đề Koch. Bệnh cây do vi khuẩn Sphingomonas species đã được ghi nhận trên cây xoài mango, pomeand Spanish melon. Tuy nhiên, đây là báo cáo đầu tiên S. spermidinifaciens gây bệnh đốm lá (leaf spot disease) trên cây mận tại Trung Quốc. 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37172972/

Điểm nóng tái tổ hợp trong cây đậu nành [Glycine max (L.) Merr.]

Nguồn: Samantha McConaughy, Keenan Amundsen, Qijian Song, Vince Pantalone, David Hyte. 2023. Recombination hotspots in soybean [Glycine max (L.) Merr.], G3 (Bethesda). 2023 Jun 1;13(6):jkad075. doi: 10.1093/g3journal/jkad075.

Tái tổ hợp (recombination) cho phép thay đổi vật chất di truyền giữa hai bố mẹ, mà các nhà chọ giống khai thác để cải tiến giống cây trồng. Sự tái tổ hợp như vậy  không được phân bố đều trong nhiễm sắc thể. Tái tổ hợp xảy ra hầu hết  trong vùng euchromatic của hệ gen, tái tổ hợp được tập trung tại những clusters di truyền của lai chéo (crossovers) – thuật ngữ chuyên môn gọi là recombination hotspots (điểm nóng của tái tổ hợp). Hiểu biết về các hotspots này trên trình tự DNA nói đúng hơn là motifs trình tự gắn kết chúng với nhau có thể dẫn đến những phương pháp hữu ích cho phép nhà chọn giống khai thác tốt hơn recombination trong cải tiến giống. Để lập bản độ các recombination hotspots và xác định những sequence motifs gắn kết với hotspots của cây đậu nành [Glycine max (L.) Merr.], người ta sử dụng 2 quần thể RILs (recombinant inbred lines) với kiểu gen được phân tích bằng SoySNP50k Illumina Infinium. Có tất cả 451 recombination hotspots được phân lập trong 2 quần thể này. Mặc dù là quần thể có tính chất half-sib, nhưng chỉ có 18 hotspots là phổ biến giữa 2 quần thể. Trong khi đó, vùng pericentromeric biểu hiện ức chế cực đoan tái tổ hợp, 27% hotspots được tìm thấy định vị trên vùng pericentromeric của tất cả nhiễm sắc thể. Hai genomic motifs gắn kết với các hotspots giống với hệ gen người, chó, lúa, lúa mì, ruồi giấm và cây Arabidopsis. Những motifs này là CCN repeat motif và poly-A motif. Các vùng trong hệ gen mở rộng những hotspots khác giàu vô kể với họ tourist của nguyên tố mini-inverted-repeat transposable mà nguyên tố này chiếm <0.34% genome đậu nành. Như vậy người ta chúng chúng minh được recombination hotspots trong 2 quần thể RILs  xảy ra trong toàn bộ hệ gen cây đậu nành rồi làm giàu thêm đối với specific motifs, nhưng các vị trí ấy đề không được bảo to62ngiu74a những quần thể khác nhau.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36999557/

Phổ biểu hiện hiện Lipidome và giống lúa chống chịu thiếu lân

Nguồn: Soichiro Honda, Yumiko Yamazaki, Takumi Mukada , Weiguo Cheng, Masaru Chuba, Yozo Okazaki , Kazuki Saito , Akira Oikawa, Hayato Maruyama, Jun Wasaki, Tadao Wagatsuma, Keitaro Tawaraya. 2023. Lipidome Profiling of Phosphorus Deficiency-Tolerant Rice Cultivars Reveals Remodeling of Membrane Lipids as a Mechanism of Low P Tolerance. Plants (Basel) 2023 Mar 18; 12(6):1365. doi: 10.3390/plants12061365.

Cây trồng tiến hóa theo nhiều cơ chế khác nhau đối với tính chống chịu thiếu P, một trong số ấy là thay đổi  thành phân lipid trong màng bằng cách tái lập trình phospholipids với non-phospholipids. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xem xét remodeling của lipids trong màng  giữa các giống lúa trồng trong nghiệm thức thiếu P. Lúa (Oryza sativa L.) với giống Akamai, Kiyonishiki, Akitakomachi, Norin No. 1, Hiyadateine, Koshihikari, và Netaro, được trồng trong nghiệm thức 0 (-P) và 8 (+P) mg P L^-1 môi trường dinh dưỡng. Chồi thân và rễ lúa được thu thập vào lúc 5 và 10 ngày sau khi cấy (DAT), trong môi trường dinh dưỡng, rồi xem xét phổ biểu hiện lipidome bằng sắc ký khí lồng ghép kh61i phổ dạng lỏng (liquid chromatography-mass spectrometry). Phosphatidylcholine (PC)34, PC36, phosphatidylethanolamine (PE)34, PE36, phosphatidylglycerol (PG)34, phosphatidylinositol (PI)34 là những phospholipids chủ lực; digalactosyldiacylglycerol (DGDG)34, DGDG36, 1,2-diacyl-3-O-alpha-glucuronosylglycerol (GlcADG)34, GlcADG36, monogalactosyldiacylglycerol (MGDG)34, MGDG36, sulfoquinovosyldiacylglycerol (SQDG)34 và SQDG36 là những non-phospholipids chủ lực. Phospholipids thấp hơn trong cây lúa được trồng trong nghiệm thức -P so sánh với cây trong trong nghiệm thức +P đốivới tất cả giống lúa nói trên ở gđ 5 và 10 DAT. Mức độ non-phospholipids cao hơn trong cây -P so với cây +P ở 5 và 10 DAT. Sự phân hủy phospholipids trong rễ lúa ở gđ 5 DAT tương quan với tính chống chịu P thấp. Kết quả cho thấy giống lúa thực hiện remodel các lipids ở màng trong điều kiện thiếu lân, khả năng remodeling tham gia một phần nào và tính trạng chống chịu thiếu P.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36987053/

Receptor-Like Cytoplasmic Kinase STK liên quan đến chịu mặn của cây lúa

Nguồn: Yanbiao Zhou, Zhihui Zhang, Xinhui Zhao, Lan Liu, Qianying Tang, Jun Fu, Xiaodan Tang, Runqiu Yang, Jianzhong Lin, Xuanming Liu, Yuanzhu Yang. 2023. Receptor-Like Cytoplasmic Kinase STK Confers Salt Tolerance in Rice. Rice (N Y);  2023 Apr 21; 16(1):21.doi: 10.1186/s12284-023-00637-0.

Mặn là stress phi sinh học đe dọa đến sản xuất trồng trọt trên toàn thế giới. Stress mặn ảnh hưỡng nghiệm trọng đến tăng trưởng, phát triển và năng suất lúa (Oryza sativa L.), sự cải tiến giống lúa chống chịu mặn là cách tiếp cận mong muốn để làm tăng nhu cầu tiêu dùng lúa gạo. Phân tử RLCKs (Receptor-like cytoplasmic kinases) có chức năng quan trọng trong tăng trưởng và phát triển, cũng như phản ứng với những stress phi sinh học. Tuy nhiên, người ta rất ít hiểu biết về chức năng của chúng trong stress mặn. Những báo cáo trước đây ghi nhận sự biểu hiện mạnh mẽ (overexpression) của một gen RLCK có tên là SALT TOLERANCE KINASE (STK) tăng cường tính chống chịu mặn trong cây lúa, và ghi nhận STK có thể điều tiết sự biểu hiện của gen GST (Glutathione S-transferase) genes.

Biểu hiện STK nhanh chóng bị suy giảm bởi ABA. Phân tử STK biểu hiện mạnh nhất trong thân lúa khi lúa trổ. STK định vị tại màng plasma. Biểu hiện mạnh mẽ STK trong cây lúa làm tăng tính chống chịu stress mặn và stress ô xi hóa nờ tăng cường khả năng ROS scavenging  và tính nhạy cảm ABA. Trái lại, chỉnh sử gen theo hệ thống CRISPR/Cas9 để knockout STK đã làm tăng sự nhiễm của cây lúa đối với mặn và stress có tính chất ô xi hóa. Chạy trình tự transcriptome cho thấy STK làm tăng sự biểu hiện của gen GST (LOC_Os03g17480, LOC_Os10g38140 và LOC_Os10g38710) khi bị stress mặn. Kỹ thuật PCR (RT-qPCR) (Reverse transcription quantitative) cho thấy bốn gen có liên quan đến stress có thể được điều tiết bởi STK bào gốm gen  OsABAR1, Os3BGlu6, OSBZ8 và OsSIK1.

Kết quả này cho thấy STK đóng vai trò điều tiết tích cực của tính trạng chống chịu mặn nhờ kích hoạt hệ thống bảo vệ có tính chất antioxidant và kết gắn với truyền tính hiệu ABA trong cây lúa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37084146/