Tuần tin khoa học 870 (18-24/12/2023)

Khảo sát thị trường gạo có vitamin A, vitamin D, calcium, và potassium tại Hoa Kỳ

Nguồn: Violeta Sevillano Pires, Joseph Zuklic, Jeanmaire Hryshko, Patricia Hansen, Marc Boyer, Jason Wan, Lauren S Jackson, Amandeep K Sandhu, Benjamin W Redan. 2023. Market Basket Survey of the Micronutrients Vitamin A, Vitamin D, Calcium, and Potassium in Eight Types of Commercial Plant-Based Milk Alternatives from United States Markets. ACS Food Sci Technol.; 2023 Jan 20; 3(1):100-112. doi: 10.1021/acsfoodscitech.2c00317.

Người ta đã thực hiện điều tra “giỏ thị trường” (market basket survey) về các nông sản thay thế sữa làm từ thực vật (PBMAs) tại thị trường Hoa Kỳ đối với vitamin A, vitamin D, calcium, và potassium để xác định số lượng và biến động của những chất vi dinh dưỡng này thông qua nhiều PBMAs khác nhau. Những loại hình PBMA bao gồm trong phân tích này là hạnh nhân (almond), điều, dừa, cây gai dầu (hemp), yến mạch, đậu Hà Lan, lúa và đầu nành (n=90 tổng sản phẩm). Phân tích đối với vitamin A (retinyl palmitate), vitamin D2/D3, và khoáng chất được thực hiện bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký lỏng khối phổ lồng ghép, và phương pháp quang phổ khối plasma liên kết cảm ứng, theo thứ tự. Phần lớn các loại hình PBMA có khác biệt ý nghĩa về thống kê (P<0.05) về số lượng micronutrients tồng số qua cá thương hiệu. Hệ số biến thiên (%CV) đối với hàm lượng micronutrient trong cùng một “lot” của một thương hiệu biến thiên 4.1-42.2% đối với vitamin A, 1.5-44.1% đối với vitamin D, 1.7%-37.6% đối với calcium, và 0.7%-39.0% đối với potassium. Sự đa dạng của những vi chất dinh dưỡng nên được tính đến khi xem xét giá trị dinh dưỡng của PBMAs nào đó.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36712962/

“Knockout” gen OsSTP15 làm tăng năng suất lúa, tăng số chồi, tăng hàm lượng đường tại gốc chồi thân cây lúa (Oryza sativa L.)

Nguồn: Mingjuan Li, Hongye Li, Qidong Zhu, Dong Liu, Zhen Li, Haifei Chen, Jinsong Luo, Pan Gong, Abdelbagi M. Ismail, Zhenhua Zhang. 2023. Knockout of the sugar transporter OsSTP15 enhances grain yield by improving tiller number due to increased sugar content in the shoot base of rice (Oryza sativa L.). New Phytologist; First published: 27 November 2023; https://doi.org/10.1111/nph.19411

Chất vận chuyển đường STPs (sugar transporter proteins) đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong điều hòa tính chống chịu stress của thực vật, sự tăng trưởng và phát triển của cây. Tuy nhiên, vai trò của STPs trong điều tiến năng suất cây trồng vẫn chưa được biết rõ.

Nghiên cứu này làm sáng tỏ cơ chế bằng cách “knockout” gen mã hóa sugar transporter OsSTP15 làm tăng cường năng suất hạt thông qua  làm tăng số chồi của cây lúa.

Người ta thấy gen OsSTP15 biểu hiện rất đặc biệt gốc gốc chồi thân lúa và bó mạch của bẹ lúa còn non; gen này mã hóa protein có chức năng vận chuyển dòng glucose có ái lực cao ở tại màng plasma. Gen OsSTP15 bị knockout đã làm tăng cường sự tổng hợp sucrose và trehalose-6-phosphate (Tre6P) p73 lá lúa; cải tiến sự vận chuyển sucrose đến gốc chồi thân bằng cách kích hoạt sự thể hiện của những phân tử “sucrose transporters”. Hàm lượng glucose, sucrose, và Tre6P cao hơn đáng kể được quan sát ở gốc chồi thân của cây lúa stp15. Phân tích hệ transcriptome và hệ metabolome của gốc chồi thân lúa chứng minh rằng dòng lúa “OsSTP15 knockout” điều tiết theo kiểu “up” sự biểu hiện của gen có liên quan đến tổng hợp cytokinin (CK)  và chu trình truyền tín hiệu; làm tăng hàm lượng CK levels.

Kết quả này gợi ra rằng “OsSTP15 knockout” ức chế sự xuất ra glucose từ dịch tế bào chất  và đồng thời làm tăng sự vận chuyển đường từ lá lúa đến gốc chồi thân bằng cách tăng cường sự tổng hợp sucrose và Tre6P tại lá lúa. Sự tích lũy sau đó của glucose, sucrose, và Tre6P tại gốc chồi thân  làm tăng cường sự đẻ nhánh bởi kích hoạt chu trình truyền tín hiệu CK.

Xem https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19411

Đặc điểm tinh bột của gạo rang từ giống lúa có tính trạng “tinh bột kháng cao”

Nguồn: Ruifang Yang, Jianhao Tang, Qi Zhao, Zhongze Piao, Gangseob Lee, Changzhao Wan, Jianjiang Bai. 2023. Starch Properties of Roasting Rice from Naturally High-Resistant Starch Rice Varieties. Molecules; 2023 Sep 2; 28(17):6408. doi: 10.3390/molecules28176408.

Nghiên cứu ảnh hưởng của ẩm độ hạt điều khiển các đặc tính hạt gạo, phẩm chất, và sự tiêu hóa tinh bột in vitro của bột gạo rang (roasted rice powder) từ sản phẩm của giống lúa tinh bột kháng tự nhiên cao (RS cao). Kết quả này minh chứng rằng việc điều chỉnh ẩm độ hạt trước khi rang có ảnh hu67o3ng đáng kể đến hàm lượng RS (tinh bột cao) của bột gạo rang. Trong những nghiệm thức xử lý ẩm độ khác nhau, người ta thêm 15% nước (tỷ lệ rice-to-water là 85:15) trước khi rang sẽ cho kết quả hàm lượng RS cao nhất, đạt 22,61%. Những thống số chính của các mẫu gạotrước và sau khi xử lý ẩm độ hạt tối hảo được người ta phân tích cẩn thận, bao gồm tính ổn định của nhiệt (thermal stability), sự phân bố chiều dài chuỗi dây tinh bột, thành phầm hương vị dễ bay hơi, và kính hiển vi “scanning electron”. Bên cạnh đó, các đặc điểm thủy phân in vitro  đều được đo lường cẩn thận. Kết quả cho thấy những hợp chất hương vị dễ bay hơi trong mẫu gạo rang RS cao gia tăng đáng kể do với gạo không được rang. Hơn nữa, tính ổn định nhiệt của các mẫu gạo được cải tiến, và sự phân bố chiều dài chuỗi tinh bột biểu hiện có thay đổi rất ý nghĩa. Sự hút nước và các đặc điểm kéo dài tinh bột thấp hơn có ý  nghĩa trong mẫu gạo rang có RS cao. Hơn nữa, tính chất thủy phân tinh bột in vitro của bột gạo rang của giống lúa có RS cao cho thấy mức độ thủy phân tinh bột thấp hơn đáng kể so với giống lúa thường, điều này chỉ ra rằng “chỉ số thủy phân tinh bột thấp hơn”  trong giống lúa có RS cao với kiểu gen sbe-rs. Nhìn chung, tiến trình rang gạo của những giống lúa có RS cao sửa được đặc tính của nó, làm tăng hàm lượng tinh bột kháng RS, tăng hoạt hương vị của cơm, và kết quả cũng ghi nhận mưc độ thủy phân tinh bột cũng thấp hơn so với giống lúa thường. Kết quả cung cấp cơ sở dữ liệu đáng giá phục vụ công nghiệp thực phẩm để gia tăng sự áp dụng giống lúa có RS cao với những biến thể của gen SBEIIb, như giống lúa Youtangdao2 (YTD2).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37687237/

Hình: Thủy phân tinh bột in vitro của giống lúa có RS cao và giống lúa thường trước và sau khi rang. Đối chứng: bánh mì trắng

Nghiên cứu lúa: Cây lúa đối phó với stress do nhiệt độ nóng như thế nào

Nguồn: Jin-Yu Li, Chuang Yang, Jiming Xu, Hai-Ping Lu, Jian-Xiang Liu. 2023. The hot science in rice research: How rice plants cope with heat stress. Plant Cell Environ.; 2023 Apr; 46(4):1087-1103. doi: 10.1111/pce.14509. 

Biến đổi khí hâu toàn cầu tác động cực kỳ to lớn đến tăng trường và phát triển của cây xanh, làm giảm năng suất nông sản trên toàn thế giới. Lúa (Oryza sativa L.), một trong những loài cây trồng cung cấp lương thực quan trọng của thế giới, rất nhạy cảm với nhiệt độ nóng từ giai đoạn cây mạ cho đến giai đoạn phát dục. Bài tổng quan này, người ta tóm lược những thành tựu gần đây nhất trong hiểu biết về những cơ chế phân tử của phản ứng cây lúa với nhiệt độ nóng, bao gồm heat sensing (cảm biến nhiệt) và tín hiệu, điều tiết phiên mã, tiến trình của phân tử transcript, dịch mã thành protein, và điều tiếu hậu giải mã. Người ta còn tóm lược những ảnh hưởng “không thể đảo ngược” của nhiệt độ cao trên giai đoạn phát dục và nhiệt độ cao đối với phẩm chất hạt lúa. Cuối cùng, người ta thảo luận những thách thức và cơ hội cho nghiên cứu tương lai về phản ứng với stress nhiệt của cây lúa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36478590/

Fine mapping và phân tích gen ứng cử viên qSB12^YSB, liên quan đến tính kháng bệnh đốm vằn của cây lúa

Nguồn: Yu Wang, Quanyi Sun, Jianhua Zhao,  Taixuan Liu, Haibo Du, Wenfeng Shan, Keting Wu, Xiang Xue,   Chao Yang, Jun Liu, Zongxiang Chen, Keming Hu, Zhiming Feng &  Shimin Zuo. 2023. Fine mapping and candidate gene analysis of qSB12^YSB, a gene conferring major quantitative resistance to rice sheath blight. Theoretical and Applied Genetics; Published: 16 November 2023; volume 136, Article number: 246 (2023)

qSB12^YSB, một gen chủ lực về số lượng điều khiển tính kháng bệnh đốm vằn (Rhizoctonia solani Kühn), từ giống lúa YSBR1 cho thấy tiềm năng trong chọn tạo giống lúa, đã được người ta phân lập nhờ hình thành bản đồ di truyền ở vùng có độ lớn phân tử 289-Kb trên nhiễm sắc thể 12.

Bệnh đốm vằn (ShB), gây ra bởi nấm Rhizoctonia solani Kühn, là một trong những bệnh rất quan trọng của cây lúa trên toàn thế giới. Tính kháng của cây lúa đối với ShB là điển hình của di truyền số lượng bởi những “multiple quantitative trait loci” (QTLs). Nhiều QTLs điều khiển tính kháng ShB đã và đang được báo cáo trong khi có rất ít trong số ấy được tiến hành “fine-mapped”. Kết quả nghiên cứu này, người ta xác định được một QTL định vị trên nhiễm sắc thể 12, trong đó, alen kháng qSB12^YSB biểu hiện tính kháng bệnh đốm vằn rất có ý nghĩa, thông qua sử dụng 150 BC₄ dòng hồi giao  khai thác tính kháng từ giống lúa YSBR1 làm donor và giống nhiễm Lemont (LE) làm giống tái tục (recurrent parent). Sau đó, người ta tiến hành “fine-mapped” gen qSB12^YSB ở vùng có độ lớn phân tử 289-kb thông qua 34 dòng lúa CSSLs (chromosomal segment substitution lines), xác định 18 gen được chú thích di truyền (annotated genes) như những gen ứng cử viên đối với qSB12^YSB sau khi phân tích trình tự “resequencing” và cơ sở dữ liệu transcriptomic. Lết quả phân tích KEGG cho thấy qSB12^YSB có thể tăng hoạt sinh tổng hợp các cơ chất thứ cấp (secondary metabolites) và hệ thống ROS để cải tiến tính kháng bệnh đốm vằn. qSB12^YSB mang tính kháng ổn định có ý nghĩa ở ba giống lúa thương mại hóa (NJ9108, NJ5055 và NJ44) trong các khảo nghiệm đồng ruộng với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử để chọn dòng con lai. Trong điều kiện ổ bệnh đốm vằn rất trầm trọng, qSB12^YSB làm giảm sự mất năng suất rất ý nghĩa đến 13,5% trên nền tảng di truyền của giống lúa Lemont, chứng minh đây là tiếm năng năng trong cải tiến giống lúa. Kết quả sẽ  đẩy nhanh quá trình xác định qSB12^YSB và sử dụng gen đích này trong chương trình cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh đốm vằn.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04482-z