Tuần tin khoa học 930 (17-23/02/2025)

SEGS-1 episomes được tạo ra khi cây sắn bị khảm làm cho bệnh trầm trọng hơn

Nguồn: Evangelista Chiunga, Catherine D Aimone, Cyprian Rajabu, Mary M Dallas, Joseph Ndunguru, José T Ascencio-Ibáñez, Elijah M Ateka, Linda Hanley-Bowdoin. 2025 SEGS-1 episomes generated during cassava mosaic disease enhance disease severity. Front Plant Sci.; 2025 Jan 10: 15:1469045. doi: 10.3389/fpls.2024.1469045.

Sắn là cây trồng cho củ quan trọng được trồng bởi nông hộ nhỏ ở vùng cận sa mạc Sahara, châu Phi.

Bệnh khảm lá sắn CMD (Cassava mosaic disease), do một nhóm siêu vi có tên là CMB (cassava mosaic begomoviruses), đây là một trong những bệnh hại sắn gây thiệt hại lớn nhất. Nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng SEGS-1 (sequences làm tăng triệu chứng geminivirus), xảy ra cả trên hệ gen cây sắn và trên episomes của nó trong suốt giai đoạn CMD diễn ra, có thể làm tăng bệnh CMD nặng hơn và vượt qua sự kháng cự của cây chủ. Theo nghiên cứu, người ta xem xét ảnh hưởng của áp dụng SEGS-1 ngoại sinh về tỷ lệ nhiễm bệnh CMD, triệu chứng trầm trọng, và số sao chép DNA của virus trong 5 giống sắn thí nghiệm cho kết quả nhiễm bệnh từ nhẹ đến nặng . Nghiên cứu này cho thấy ảnh hưởng của SEGS-1 tùy vào từng giống khác nhau. Giống nhiễm phát triển CMD nặng hơn có hoặc không có SEGS-1 ngoại sinh, trong khi đó, SEGS-1 điều khiển bởi một locus, nhưng không kháng được  CMD1, tính kháng này đa gen quy định. Phân tích cây nhiễm bệnh khi vắng mặt SEGS-1 ngoại sinh cho thấy rằng một vài không phải tất cả giống sắn hình thành nên hệ SEGS-1 episomes khi bị bệnh CMD. Sự có mặt của SEGS-1 episomes nội sinh trong TME14, một giống s8a1n kháng CMD2, tương quan với mức trầm trọng của bệnh CMD. Trái lại, TME3, một giống sắn liên quan gần với CMD2, không hình thành ra SEGS-1 episomes nội sinh và kháng mạnh hơn TME14. Khả năng khác biệt của TME3 và TME14 để hình thành nên SEGS-1 episomes không giống nhau vì khác chuỗi trình tự DNA bên trong và xung quanh loci SEGS-1. Vùng có chức năng của SEGS-1 được định vị trên bản đồ di truyền sử dụng  TME3 tới trình tự hai bên cạnh của “episome junction”, nhưng tự bản thân junction này không cần hoạt động. Tất cả giống sắn có trinh tự SEGS-1 trong genomes của chúng đều có khả năng gây tác động tiêu cực đến sự phát triển của tính kháng CMD trong chương trình cải tiến giống sắn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39911651/

Bằng chứng tiến hóa của xói mòn quỹ gen quy định tính dục của cây sắn (Manihot esculenta)

Nguồn: Evan M Long, Michelle C Stitzer, Brandon Monier, Aimee J Schulz, Maria Cinta Romay, Kelly R Robbins, Edward S Buckler . 2025. Evolutionary signatures of the erosion of sexual reproduction genes in domesticated cassava (Manihot esculenta). G3 (Bethesda); 2025 Feb 5; 15(2):jkae282.doi: 10.1093/g3journal/jkae282

Hàng thế kỷ người ta phát triển nhân giống sắn (Manihot esculenta) vô tính đã và đang làm giảm khả năng tái tổ hợp giới tính, dẫn đến tích lũy nhiều đột biến có hại. Đây là kết quả suy thoái giống cận giao ảnh hưởng đến năng suất và làm giảm đáng kể hiệu suất sinh sản, tạo ra rào cản đối với chương trình cải tiến giống hiện đại. Sắn thuộc họ Euphorbiaceae, bao gồm những loài cây trồng như cao su (Hevea brasiliensis) và cây trạng nguyên (Euphorbia pulcherrima).

Mở rộng dựa trên bản thảo hệ gen, người ta chú thích di truyền (annotated) 7 assemblies của hệ gen được đọc với trình tự dài so sánh với trình tự của 52 genomes, để phân tích kết quả chọn lọc xuyên qua genome này và di truyền huyết thống cây sắn. Thông qua phương pháp “comparative genomic”, người ta xác định được 48 gen dưới sự chọn lọc thoải mái giống sắn. Đáng chú ý, người ta phát hiện đưọc một  siêu đại diện của những gen  biểu hiện khi trổ bông, đặc biệt tập trung tại 6 gen có liên quan đến hạt phấn. Kết quả cho thấy sự thuần hóa giống sắn và một sự chuyển sang nhân giống vô tính đã và đang làm giảm áp lực chọn lọc về chức năng có tính chất tính dục của cây sắn dẫn đến  tích tụ nhiều dạng đột biến của gen liên quan đến hạt phấn. Điều này làm cho chọn lọc không còn áp lực và những đột biến có hại trong hệ gen chịu trách nhiệm trong suy thoái bởi cận giao là những mục tiêu chủ đích trong cải tiến giống sắn, ở đó, thế hệ của những giống sắn mới dựa vào sự tái tổ hợp các alen có lợi thông qua lai hữu tính.

Xem  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39673428/

Kết hợp phân urê bình thường và urê phóng thích có kiểm soát ảnh hưởng đến phẩm chất hạt gạo và tinh bột do cải tiến carbohydrate và hạt vào chắc

Nguồn: Chang Liu, Tianyang Zhou, Zhangyi Xue, Chenhua Wei, Kuanyu Zhu, Miao Ye, Weiyang Zhang, Hao Zhang, Lijun Liu, Zhiqin Wang, Junfei Gu, Jianchang Yang. 2025. Combining Controlled-Release and Normal Urea Enhances Rice Grain Quality and Starch Properties by Improving Carbohydrate Supply and Grain Filling. Plants (Basel); 2025 Jan 2; 14(1):107. doi: 10.3390/plants14010107.

Phân đạm được phóng thích có kiểm soát càng ngày càng phổ biến cho canh tác lúa (Oryza stavia L.) để gia tăng năng suất, làm giảm tác động có hại cho môi trường. Sự vào chắc của hạt thóc rất cần để năng suất cao và phẩm chất gạo tốt. Tuy nhiên, tác động của phân đạm phgo1ng thích có kiểm soát trên tính trạng vào chắc của hạt, cũng như mối tương quan giữa những tính trạng ấy với phẩm chất gạo vẫn còn mù mờ. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định những tính trạng nào quy định vào chắt của hạt ảnh hưởng đến phẩm chất hạt gạo, sự biểu hiện hạt gạo, phẩm chất nấu cơm, phẩm chất ăn ngon, những tính trạng hóa lý của tinh bột gạo. Theo đó, một thí nghiệm diễn ra trong hai năm trên ruộng được thực hiện bao gồm 4 nghiệm thứcquản lý phân N: zero nitrogen input (CK), thực hành trên giống cao sản địa phương bón urea (split applications) (100% urea, CU), bón lót 100% phân N phóng thích có kiểm soát (CRNF), bón lót phối hợp 70% phân N phóng thích có kiểm soát với 30% urea (CRNF-CU). Kết quả cho thấy một lượng carbohydrate đầy đủ cho sự vô chắt của hạt, như được chỉ ra bởi tỷ lệ được ở hoa lúa cao hơn, cần cần cho cải tiến phẩm chất hạt. Tỷ lệ được tăng cao ở hóa lúa thúc đẩy tiến trình vô chắc của hạt, làm cho tỷ lệ hạt chắt trung bình (G_mean), tỷ lệ hạt chắc cao nhất (G_max), cũng làm giảm tổng thời gian cần thiết vô chắc hạt (D). So với nghiệm  thức CU, CRNF và CRNF-CU không làm thay đổi đáng kể phẩm chất xay chà, nhưng làm giảm độ bạc bụng và tỷ lệ hạt bạc bụng, nhờ vây, làm tăng phẩm chất hạt gạo biểu hiện bên ngoài sáng đẹp. Những nghiệm thức này đã làm tăng hàm lượng amylose và amylosepectin, trong khi đó, làm giảm hàm lượng protein, cho dù tỷ lệ thành phần protein không đổi. Những nghiệm thức này làm cho tinh thể hạt tinh bột to hơn với bề mặt hạt gạo láng hơn. Hơn nữa, CRNF và CRNF-CU làm giảm độ kết tinh tương đối và trật tự kiến trúc hạt, trong khi đó,  làm tăng cấu trúc không định hình trong vùng ngoài mặt của hạt tinh bột, làm giảm đi mức ổn định tinh thể tinh bột gạo. Những nghiệm thức này còn làm tăng độ nhớt (viscosity) và cải tiến tính chất nhiệt động học của tinh bột, làm cho phẩm chất nấu và phẩm chất ăn ngon hơn. Như vậy, CRNF-CU là nghiệm thức có ý nghĩa nhất trong nghiên cứu này làm tăng cả năng suất và phẩm chất hạt lúa. Kỹ thuật này đảm bảocung cấp đủ carbohydrate phục vụ vào chắc của hạt, điều kiện cần và đủ cho cải tiến phẩm chất hạt and improved overall quality.

Xem  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39795366/

Ảnh hưởng của giống ngô biến đổi gen MON810 bọ đuôi kềm trên mặt lá (Collembola)

Nguồn: Ľudovít Cagáň, Lenka Minarčíková, Pavel Šebek, Lukáš Čížek, Oxana Skoková Habuštová. 2025. Effects of genetically modified maize MON810 on surface-active springtails (Collembola). Entomologia Experimentalis et Applicata; First published: 05 February 2025; https://doi.org/10.1111/eea.13539

Bọ đuôi kìm (Springtails hay Collembola) là thành phần không thể thiếu và có lợi cho cộng đồng sinh vật đất. Như là một phần của nghiên cứu toàn diện về vi khuẩn Bacillus thuringiensis trên giống bắp lai DKC4442YG (sự kiện Bt MON810) biểu hiện “Cry1Ab toxin” trên sinh vật không chủ đích (nontarget invertebrates), người ta nghiên cứu sự phong phú và đa dạng của con “springtails” hoạt động tích cực trên mặt đất, vùng ôn đới, Trung Âu (Tây Slovakia), thời gian hơn 3 năm, 10 lô có Bt, 10 lô có trồng cây bắp sự kiện “near-isogenic non-Bt event DK440”. Bón phân đúng tiêu chuẩn và phun thuốc cỏ theo quy định mà không được dùng thuốc diệt sâu hại. Con springtails được lấy mẫu trong suốt mùa sinh trưởng, 9 đến 11 lần / mỗi lô / năm, sử dụng bẫy hố; có tất cả 580 mẫu được thu trong thời gian thí nghiệm. Có tất cả 7945 cá thể của 9 loài sinh vật được thu.

Hình: con springtails hay collembola

Người ta tìm thấy giống bắp lai này (Bt vs. non-Bt) không ảnh hưởng đến số lượng trung bình của loài, độ phong phú, hoặc thành phần cộng đồng của con “springtails”. Không có tương tác đáng kể giữa giống bắp lai này và thành phần loài phân bố theo mùa, số loài, độ phong phú, hoặc thành phần cộng đồng. Như vậy, bắp chuyển gen sự kiện MON810 không có bất kỳ tác động nào đến quần thể cộng đồng con Collembola sống tích cực trên mặt đất.

Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/eea.13539