Công nghệ sinh thái trong quản lý rầy nâu hại lúa Nilaparvata lugens (Stål)

Nguồn: Yogesh Yele, Subhash Chander, Sachin S Suroshe, Suresh Nebapure, Prabhulinga Tenguri, Arya Pattathanam Sundaran. 2023. Ecological engineering in low land rice for brown plant hopper, Nilaparvata lugens (Stål) management. Peer J.; 2023 Sep 27:11:e15531. doi: 10.7717/peerj.15531. 

Bờ ruồng và ven ruộng lúa có thể được xem là hoạt động gần tập quán canh tác cây trồng, loài thực vật khi trổ bông hấp dẫn thiên địch và bảo tồn thiên địch. Người ta đánh giá ảnh hưởng của công nghệ sinh thái (ecological engineering) trên sự phá hại của rầy nâu (BPH), tên khoa học Nilaparvata lugens (Stål) (Hemiptera; Delphacidae) và mức độ phong phú của loài ăn mồi trên giống lúa thí nghiệm Pusa Basmati-1121. Các lô được xử lý theo nghiệm thức trồng cây cho dầu viz. cây mè, hướng dương và đậu nành so sánh với cây có bông hoa như vạn thọ (marigold), cây nhựa thơm balsam và cây gaillardia thành một bờ hoa trên ruộng lúa. Các lô xử lý công nghệ sinh thái bao gồm loài cây trồng + loài cho bông, kết quảlàm giảm có ý nghĩa quần thể rầy nâu trên một khóm lúa, năm 2019 (6.3) và năm 2020 (9.4) so với đối chứng là (9.8 và 14.4). Lô có xử lý công nghệ sinh thái cũng minh chứng sự xuất hiện muộn của rầy nâu trong từng vụ lúa. Đỉnh phát triển quần thể rầy nâu trở nên thấp hơn  khi áp dụng công nghệ sinh thái so với đối chứng. Bên cạnh đó, hoạt động của thiên địch, viz., nhện sói, kiến ba khoang và bọ rùa đạt đỉnh cao nhất trên ruộng lúa có trồng ven bờ cây cho dầu như cây mè, hương dương và đậu nành. Nghiên cứu phản ứng khứu giác (olfactory response) cho thấy phản ứng hấp dẫn con nhện sói hướng theo lá cây mè và cây nhựa thơm balsam đáng kể hơn bất cứ loài cây nào khác. Năng suất lúa tăng trong lô trồng lúa + cây hoa ở cả hai vụ so với lô đối chứng. Trông hoa màu cho dầu như mè, hướng dương và đậu nành với cây cho bông như cúc vạn thọ (marigold), cây balsam và cây gaillardia thành bờ hoa trên ruộng lúa làm tăng cường hoạt động các loài thiên địch, ức chế phát triển quần thể rầy nâu và làm tăng năng suất. Tác giả khuyến cáo kỹ thuật công nghệ sinh thái như là một trong biện pháp quản lý rầy nâu trong chương trình IPM trong canh tác lúa và cây trồng khác.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37786579/

Tỷ lệ sắp xếp theo cầu trúc di truyền cao trong tiến hóa nhiễm sắc thể cây đậu Phaseolus

Nguồn: Thiago Nascimento & Andrea Pedrosa-Harand. 2023. High rates of structural rearrangements have shaped the chromosome evolution in dysploid Phaseolus beans. Theoretical and Applied Genetics October 2023; vol. 136, Article number: 215

Kiểu nhân tiến hóa thông qua sự kiện tái sắp xếp bộ nhiễm sắc thể về cấu trúc cũng như về số lượng. Tác giả chỉ ra rằng cây đậu Phaseolus leptostachyus, một loài đậu hoang, trải qua qu1a tro2nh thay đổi nhanh chóng genome liên quan đến kết quả giảm từ 11 cặp nhiễm sắc thể xuống còn 10 cặp, nhưng không có sự kiện lặp đoạn toàn bộ genome, mức độ tiến hóa nhiễm sắc thể cao nhất được người ta biết trong loài thực vật.

Kiểu nhân thực vật tiến hóa thông qua tái cấu trúc thường gắn liền với sự kiện đa bội thể (polyploidy) hoặc loạn bội thể (dysploidy). Chi Phaseolus gồm có gần 90 loài, năm trong số ấy được thuần hóa nhờ những liên quan về dinh dưỡng của chúng. Hầu hấu các loài có 2n = 22 nhiễm sắc thể trong nhân và có tính chất syntenic rất cao (tính chất đồng dạng), trừ ba loài có tính chất “dysploid karyotypes” có nguồn gốc từ nhóm Leptostachyus (2n = 20) mà nh1om này đa và đang tích lũy những tái cấu trúc đa dạng. Ở đây, tác giả nghiên cứu mức độ tái cấu trúc trong nhóm Leptostachyus và những nhóm khác của chi Phaseolus bằng cách dự đoán giá trị CER (chromosomal evolution rates: mức độ tiến hóa nhiễm sắc thể). Người ta kết hợp lại hệ thống mã vạch DNA theo kiểu oligo-FISH đối với cây đậu và những phân tử thăm dò có tính chất chromosome-specific painting đối với nhiễm sắc thể 2 và 3, với phân tử rDNA và phân tử thăm dò tại tâm động (centromeric probe) để hình thành các orthologies nhiễm sắc thể và xác định cách thức tái cấu trúc thông qua chín loài của chi Phaseolus. Người ta còn tích hợp được những tái cấu trúc tìm thấy với cách tiếp cận theo phả hệ di truyền để dự đoán giá trị CERs đối với các nhánh của chi Phaseolus. Cơ sở dữ liệu này cho phép người ta xác định được sự chuyển vị (translocations), sự đảo đoạn (inversions), sự lập đoạn (duplications) và sự mất đoạn (deletions), hầu hết xảy ra trong các loài thuộc nhóm Leptostachyus group. Cây đậu Phaseolus leptostachyus có giá trị CER cao nhất (12.31 rearrangements/My), gia tăng gấp mười lần so với loài có 2n = 22 đã phân tích. Đây là mật số cao nhất của thực vật, tạo nên một loài cây mô hình phục vụ cho nghiên cứu cơ chế di truyền bên cạnh sự sắp xế genome nhanh chóng của kết quả đa dạng các loài xuất hiện rất sớm trên thế giới.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04462-3

Nguồn gốc tổ tiên hoang dã của cà phề trồng robusta

Nguồn: Tram Vi, Yves Vigouroux, Philippe Cubry, Pierre Marraccini, Ha Viet Phan, Giang Ngan Khong, Valerie Poncet. 2023. Genome-Wide Admixture Mapping Identifies Wild Ancestry-of-Origin Segments in Cultivated Robusta Coffee. Genome Biol Evol.; 2023 May 5; 15(5):evad065. doi: 10.1093/gbe/evad065.

Con người đã đang có những ảnh hưởng nhất định đến sự phân bố giống cây trồng vượt ra ngoài phạm vi bản địa của họ, do đó, thu nhận được nhiều cơ hội tạp giao trong tự nhiên. Định tính được hệ gen có tính chất admixed genomes (trộn lẫn nhau) với nguồn gốc có tính chất “mosaic” phát sinh ra cái nhìn sâu sắc có giá trị đối với lịch sử thích nghi của cây trồng và tác động của sự đa dạng giống hiện nay. Người ta áp dụng “ sự can thiệp tại chổ của tổ tiên như một công cụ có thuật ngữ là “ELAI tool”  trên cơ sở mô phỏng của Markok có tính chất “two-layer hidden” (ẩn hai lớp) để theo dấu vết các đoạn phân tử của tổ tiên hoang dại cho đến mẫu giống cây trồng bây giờ trong trường hợp “multiway admixtures” (trộn lẫn bời nhiều cách khác nhau). Quần thể nguồn (source) mà quần thể này hiện nay có thể bị hạn chế và quần thể bị trộn lẫn đều phải được phân lập khi sử dụng mô phỏng toán học có tính chất suy luận (inference models). Người ta phát hiện một hệ thống xác định được tổ tiên tại chổ (local ancestry) trong quần thể bị trộn lẫn (admixed source). Sử dụng cơ sở dữ liệu trình tự DNA của loài hoang dại và giống canh tác Coffea canephora (còn gọi là cà phê robusta), phương pháp của chúng tôi biểu hiện sự hiệu quả và chính xác đối với giống cây lai bị kích hoạt (simulated hybrids). Áp dụng phương pháp này đế đánh giá các giống cà phê robsuta cao sản của Việt Nam, dẫn đến kết quả xác định được mẫu giống cà phê dẫn xuất từ hồi giao giữa  hai nhóm di truyền từ  châu thổ sông Congo và vùng bờ biển phía tây của Trung Phi. Sự trộn lẫn (admixtures) có kết quả từ lai giống cà phê và phát tán giống có thể tạo ra thế hệ cây cà phê đạt năng suất cao. Phương pháp này có khả năng áp dụng rộng rải để có được nền tảng lý luận về lai giống khi lịch sử tiến hóa của thực vật và động vật đang diễn ra.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37079743/

Dr M.S. Swaminathan qua đời

Nguồn: September 28, 2023 06:49 pm | Updated September 29, 2023 08:14 pm IST

THE HINDU BUREAU

Hình Nhà khoa học lừng danh của Ấn Độ: M.S. Swaminathan. | Photo Credit: AP.

Dr. M. S Swaminathan, nhà khoa học nông nghiệp, nổi tiếng là cha đẻ cách mạng xanh của Ấn Độ, đã qua đời tại tư gia ở Chennai, ngày 28 tháng Chín năm 2023, hưởng thọ 98 tuổi. Người chủ của Giải thưởng Padma Vibhushan nguyên là Tổng Giám Đốc Viện Lúa Quốc Tế (IRRI), TGĐ của Hội Đồng Nghiên Cứu Nông Nghiệp Ấn Độ (ICAR). Ông là người đầu tiên nhận giải thưởng World Food Prize và đã sử dụng số tiền thu được để hình thành nên Quỹ phi lợi nhuận MSSRF nổi tiếng. Khi những lời tri ân đỗ về từ khắp nơi trên thế giới, nhà xuất bản Hindu Today liệt kê các bài báo của M.S. Swaminathan quá cố.

Xem: https://www.thehindu.com/sci-tech/agriculture/dr-ms-swaminathan-passes-away-full-coverage/article67357323.ece

GIẢI NOBEL Y KHOA 2023: Katalin Karikó và Drew Weissman

Giai Nobel Y Khoa 2023 vinh danh nhà khoa học phát triển có hiệu quả mRNA vaccines chống lại COVID-19 trong đại dịch kể từ đầu năm 2020.  

Vaccines trước đại dịch

Vaccine kích thích sự hình thành phản ứng hệ thống miễn dịch đối với một pathogen đặc biệt nào đó. Vaccines đặt nền tảng tiêu diệt hoặc làm yếu đi viruses have long been available, ví dụ như bại liệt, sởi, và sốt vàng da. Năm 1951, Max Theiler được giải Nobel về Sinh lý, Y khoa đầu tiên khi phát triển thành công trong quản lý bệnh sốt vàng da.

Nhờ tiến bộ sinh học phân tử trong thập niên gần đây, vaccines trên cơ sở thành phần siêu vi có tính chất cá biệt, thay vì toàn bộ siêu vi, đa và đang được phát triển. Bên cạnh mật mã di truyền của siêu vi, người ta thường dùng protein được gen mã hóa trên mặt ngoài siêu vi, để tạo ra những proteins kích hoạt sự hình thành kháng thể khóa chặt siêu vi (virus-blocking antibodies). Ví dụ vaccines đối với virus gây bệnh siêu vi gan B và papillomavirus ở người. Ngoài ra, các phần của mật mã di truyền virus có thể chuyển động thành virus mang mầm bệnh vô hại, “vector.” Ví dụ như vaccines chống Ebola virus. Khi vector vaccines đượng chủng vào, protein siêu vi có tính chất chọn lọc được sản sinh ra trong tế bào chúng ta, kích thích phản ứng miễn dịch với siêu vi chủ đích.

Sản xuất vaccine có tính chất “whole virus-, protein- và vector-based vaccines” cần phương tiện nuôi cấy tế bào quy mô lớn. Quá trình sử dụng nhiều nguồn như vậy hạn chế khả năng sản xuất vaccine nhanh khi có bộ phát dịch hay đại dịch. Do đó, người ta cố gắng trong thời gian qua phát triển công nghệ vaccine độc lập với “cell culture” (phương pháp nuối cấy tế bào), với thách thức không hề nhỏ.

Katalin Karikó sinh năm 1955 tại Szolnok, Hungary. Bà tốt nghiệp tiến sĩ tại Đại Học Szeged vào năm 1982, sau tiến sĩ tại Hungarian Academy of Sciences, Szeged cho đến 1985. Bà tiếp tục làm postdoctoral tại Temple University, Philadelphia, và University of Health Science, Bethesda. Năm 1989, bà được phong Phó Giáo Sư tại University of Pennsylvania, bà làm việc ở đó cho đến năm 2013. Sau đó, bà trở thành Vice president và Later senior Vice president của BioNTech RNA Pharmaceuticals. Từ năm 2021, bà được phong Giáo Sư tại Szeged University và Adjunct Professor tại Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania.

Drew Weissman sinh năm 1959 tại Lexington, Massachusetts, USA. Ông nhận bằng MD, PhD tại Boston University năm 1987. Ông được tu nghiệp bệnh viện tại Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School và làm postdoctoral tại National Institutes of Health. Năm 1997, Weissman hình thành nhóm nghiên cứu tại Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania. Ông trở thành Roberts Family Professor trong nghiên cứu Vaccine và là Giám Đốc, Penn Institute for RNA Innovations.

mRNA vaccines: Một ý tưởng rất triển vọng

Trong tế bào chúng ta,  thông tin di truyền từ phân tử DNA được biến thành phân tử RNA thông tin viết tắt là mRNA (messenger RNA). Phân từ này được sử dụng làm nền (template) phục vụ sản sinh protein. Vào thập niên 1980s, các phương pháp hiệu quả sản sinh ra phân tử mRNA mà không cần nuôi cấy tế bào được tiến hành, người ta gọi đó là in vitro transcription. Bước quyết định này và thúc đẩy rất nhanh các ứng dụng sinh học phân tử trong nhiều lĩnh vực. Ý tưởng sử dụng công nghệ mRNA làm vaccine và những mục đích có tính chất liệu pháp trị bệnh cũng phát triển nhưng rào cản vẫn ở phía trước. Kỹ thuật In vitro transcribed mRNA được xem như không ổn định và thách thức để dẫn đến kết quả, nó đòi hỏi hệ thống vận chuyển lipid vô cùng phức tạp để bao bọc phân tử mRNA. Hơn nữa, kỹ thuật in vitro-produced mRNA đã gây ra phản ứng viêm. Hứng khởi trong phát triển công nghệ mRNA cho mục đích lầm sàng thoạt tiên bị hạn chế.

Những trở ngại ấy không làm nản lòng Katalin Karikó, người đã cống hiến hết mình cho sự nghiệp sử dụng mRNA để trị liệu. Đầu thập niên 1990s, ba duy trì tầm nhìn của mình thực hiện mRNA như một liệu pháp cho dù rất khó khắn thuyết phục nhà tài trợ cho dự án nghiên cứu của bà. Đồng nghiệp của Karikó là nhà miễn dịch học Drew Weissman. Ông rất quan tâm đến tế bào đuôi gai (dendritic cells), chúng có chức năng quan trọng trong giám sát miễn dịch kích hoạt các phản ứng miễn dịch do vaccine gây ra. Thúc đẩy bởi những ý tưởng mới, một sự hợp tác có hiệu quả giữa hai sớm bắt đầu, tập trung vào làm thế nào các kiểu RNA khác nhau tương tác với hệ thống miễn dịch.

mRNA vaccines trở thành hiện thực

Công nghệ mRNA bắt đầu phát triển vào năm 2010, nhiều công ty dược tham gia phát triển phương pháp này. Vaccines chống Zika virus và MERS-CoV được theo đuổi đến cùng; cái sau ấy liên quan rất gần đền SARS-CoV-2. Khi đại dịch COVID-19 bùng phát trên toàn thế giới, vaccines trên cơ sở “two base-modified mRNA” mã hóa protein mặt ngoài SARS-CoV-2 đã được phát triển với tốc độ kỷ lục. Ảnh hưởng bảo vệ 95%, cả hai vaccines đều được chấp nhận rất sớm vào tháng 12 năm 2020.

Sự linh hoạt đầy ấn tượng và tốc độ sản xuất mRNA vaccines cũng ấn tượng. Vaccines có thểphát triển mở đường cho việc sử dụng nền tảng mới sử dụng vaccine chống lại bệnh truey62n nhiễm khác. Tương lai, công nghệ này còn được dùng cho sản xuất “therapeutic proteins” xử lý vài loại bệnh ung thư.

Nhiều vaccines kháng chống SARS-CoV-2, trên cơ sở phương pháp luận khác nhau, cũng nhanh chóng được đưa vào sản xuất. Hơn 13 tỷ liều COVID-19 vaccine đã được lan toản trên toàn thế giới. Vaccines này đã và đang cứu hàng triệu sinh mạng và ngăng ngừa bệnh hiểm nghèo, cho phép xã hội mở cửa và trở lại bình thường hóa các sinh họat.  Năm nay, giải Nobel Y Khoa đã trao cho hai nhà khoa học có đóng góp to lớn đến giải pháp “một trong những khủng hoảng sức khỏe lớn nhất của nhân loại hôm nay”.

Xem https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/