Tuần tin khoa học 939 (28/04-04/05/2025)
Tích hợp kết quả phân tích transcriptomics và metabolomics cung cấp những kiến thức mới về phản ứng với sự thiếu nitrogen của cây sắn
Nguồn: Yu Wang, Jing Chu, Haoyang Zhang, Hao Ju, Qing Xie, Xingyu Jiang. 2025. Integrated transcriptomics and metabolomics analyses provide new insights into cassava in response to nitrogen deficiency. Front Plant Sci.; 2025 Jan 14: 15:1488281. doi: 10.3389/fpls.2024.1488281.
(181).png)
Sự thiếu nitrogen là trở ngại rất lớn đến năng suất cây trồng. Sắn là loài cây trồng cung cấp lương thực lớn thứ sáu trên thế giới, và là nguồn thức ăn gia súc quan trọng cũng như nguồn năng lượng trong công nghiệp. Sắn có thể phát triển mạnh ở đất mấp mé lượng N, tuy nhiên năng suất vẫn bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự hạn chế của nitrogen khả dụng. Nghiên cứu cơ chế phản ứng của cây sắn đối với sự thiếu hụt nghiêm trọng nitrogen, do đó, rất cần để thúc đẩy chương trình cải tiến giống phân tử và xác định được giống sắn có khả năng hấp thu hiệu quả. Nghiên cứu đã tiến hành phân tích toàn diện của những phản ứng sinh lý cây sắn non, biểu hiện gen đích, và phản ứng của cơ chất biến dưỡng (metabolite) trong điều kiện thiếu nitrogen. Kết quả cho thấy sự thiếu hụt N làm suy giảm vận chuyển nitrate và ammonium đến các cơ quan trên mặt đất, dẫn đến một gia tăng đáng kể carbohydrate, ROS (reactive oxygen species), và các mức độ “ammonium ion” trên lá sắn. Phân tích transcriptomic và metabolomic chỉ ra rằng có những thay đổi đáng chú ý về gen và cơ chất biến dưỡng gắn với biến dưỡng carbon và nitrogen, sinh tổng hợp flavonoid, chu trình biến dưỡng purine. Hơn nữa, nhiều yếu tố phiên mã (TFs) gắn kết với sinh tổng hợp flavonoid của sắn khi cây bị thiếu hụt nitrogen. Nghiên cứu này thu được những kiến thức mới và cung cấp nguồn vật liệu di truyền đáng giá làm sáng tỏ cơ chế thích nghi của cây sắn với tình trạng thiếu nitrogen.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39877744/
Tất cả trong một của “CRISPR toolbox” đầy đủ, trong sàng lọc cây đã chỉnh sửa gen
Nguồn: Yanhao Cheng , Gen Li , Aileen Qi , Rushil Mandlik , Changtian Pan , Doris Wang , Sophia Ge , Yiping Qi. 2025. A comprehensive all-in-one CRISPR toolbox for large-scale screens in plants. The Plant Cell; Published: 09 April 2025; https://doi.org/10.1093/plcell/koaf081
(155).png)
Hệ thống chỉnh sửa hệ gen nhờ CRISP (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) - Cas (CRISPR-associated nuclease) làm thuận tiện cho kỹ thuật di truyền thường dùng trong hệ gen của một hoặc vài gen nào đó trong cùng một lúc. Tuy nhiên, việc sàng lọc quy mô lớn CRISPR với thư viện các “guide RNA” là thách thức cho thực vật. Ở đây, người ta đã phát triển cái gọi là “Tất cả trong một của CRISPR toolbox” trong chỉnh sửa gen trên cơ sở Cas9, chỉnh sửa trên cơ sở CBE (cytosine base editing), ABE (adenine base editing), trong chỉnh sửa gen trên cơ sở Cas12a và ABE, kích hoạt gen trên cơ sở CRISPR-Act3.0 trong cả hai nhóm loài thực vật một lá mầm và hai lá mầm. Người ta đánh giá biểu hiện vector T-DNA của “tất cả trong một” của protoplast cây lúa (Oryza sativa, một lá mầm) và cây cà chua tomato (Solanum lycopersicum, hai lá mầm), kết quả cho thấy chúng có khả năng ứng dụng rộng rãi và đáng tin cậy. Để giới thiệu các ứng dụng của những vector này trong sàng lọc CRISPR, người ta thiết kế một bộ nguồn sgRNA (single guide RNA) phục vụ trắc nghiệm protoplasts cây lúa, tạo dựng nên một phương pháp tiếp cận hiệu quả cao để chọn lọc những sgRNAs có hoạt tính cao. Bên cạnh, người ta minh chứng điệu hiệu quả sàng lọc của thư viện sgRNA đối với đột biến có chủ đích của ACETOLACTATE SYNTHASE trong cây lúa, phục hồi được những alen ứng cử viên mới kháng thuốc cỏ. Hơn nữa, người ta đã thực hiện sàng lọc hoạt động CRISPR trong cây mô hình Arabidopsis thaliana, nhanh chóng xác định được những sgRNAs mạnh mẽ đối với sự kích hoạt FLOWERING LOCUS T mà nó liên quan đến kiểu hình trổ bông sớm. Toolbox này chứa đựng tất cả 61 vectors có tính chất linh hoạt “tất cả trong một” bao gồm hầu hết các công nghệ CRISPR thường dùng. Nó sẽ làm dễ dàng hơn cho sàng lọc di truyền quy mô lớn đối với đột biến “loss-of-function” hoặc “gain-of-function”, với nhiều triển vọng trong thực vật. Xem:
Tính trạng kháng bệnh mốc sương ngoài đồng của khoai tây mang gen của loài Solanum americanum với thuật ngữ Rpi-amr3 và Rpi-amr1
Nguồn: Svante Resjö Iqra, Nam P Kieu, Muhammad Awais Zahid, Marit Lenman, Björn Andersson
& Erik Andreasson. 2025. Late blight field resistance in potatoes carrying Solanum americanum resistance genes (Rpi-amr3 and Rpi-amr1). GM Crops & Food; Pages 263-271; Published online: 23 Mar 2025
(145).png)
Khoai tây trồng (Solanum tuberosum L.) là loài cây trồng quan trọng trên thế giới, nhưng sản lượng bị ảnh hưởng cực trọng bởi bệnh mốc sương (late blight), do pathogen là nấm Phytophthora infestans. Thiệt hại kinh tế của bệnh này rất lớn, những chiến lược quản lý bệnh hiện nay vẫn dựa chủ yếu vào thuốc trừ nấm, mà điều này đối diện với tăng cường hạn chế do luật lệ và môi trường. Để giải quyết thách thức này, giống khoai tây có gen kháng truyền từ loài khoai tây hoang dại là giải pháp đầy hứa hẹn. Người ta tiến hành đánh giá tính kháng ngoài đồng đối với bệnh mốc sương dòng khoai tây Maris Piper mang gen kháng từ loài hoang dại Solanum americanum, đó là gen Rpi-amr3 và Rpi-amr1 được theo dõi liên tục trong 3 năm (2018–2020) tại Thụy Điển.
Người ta bố trí các nghiệm thực trên đồng ruộng, dưới áp lực lây nhiễm bệnh tự nhiên để đánh giá tính kháng. Kết quả cho thấy các dòng transgenic kháng bệnh mốc sương được so sánh với đối chứng nhiễm. Tuy nhiên, triệu trứng nhiễm bệnh nhẹ được người ta quan sát trong các dòng con lai transgenic. Như vậy kết quả đã phác họa phần nào hiệu quả của tính kháng bệnh mốc sương từ S. americanum cung cấp nguồn gen kháng bệnh mạnh mẽ, nhấn mạnh tiềm năng của kết quả chồng gen kháng để duy trì tính hiệu quả ấy. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ cho sự phát triển giống khoai tây kháng bệnh như một giải pháp thay thế bễn vững của thuộc diệt nấm, tăng cường an toàn thực phẩm và nông nghiệp thân thiện với môi trường.
Xem https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21645698.2025.2479913?src=exp-la
Bản đồ di truyền “association” của tính trạng “hữu thụ đực” thể haploid của bắp ngọt
Nguồn: Tyler L. Foster, Ursula K. Frei, Mercy Fakude, Matheus D. Krause, Sarah Pfeffer, Somak Dutta, William F. Tracy, Marcio F. R. Resende Jr. & Thomas Lübberstedt. 2025. Association mapping of haploid male fertility in sweet corn. Theoretical and Applied Genetics; April 16 2025; vol.138; article 102
(151).png)
Thực hiện “association mapping” của tập đoàn giống bắp ngọt đa rất dạng “SweetCAP” cho thấy mười chỉ thị phân tử SNPs gắn kết với HMF (haploid male fertility: hữu thụ đực của trạng thái haploid), cho kết quả 4 gen ứng cử viên.
Công nghệ tạo ra đơn bội kép (DH: doubled haploid) sử dụng sự kích hoạt ra haploid in vivo đã và đang cải tiến đáng kể hiệu quả cho chọn tạo giống bắp trên thế giới. Tuy nhiên, những hạn chế từ “genome doubling” đã tạo ra một “nút thắt” trong sản sinh ra dòng bắp DH. Muốn khắc phục được, người ta tạo ra SHGD (spontaneous haploid genome doubling: tăng đôi hệ gen haploid một cách tự phát) điều này đã và đang trở thành sự kiện nổi bật trong thập kỷ qua, đặc biệt là nguồn vật liệu bắp trên ruộng. Trái lại, SHGD của bắp ngọt, phần lớn đã bị bỏ qua. Một tập đoàn bao gồm 286 mẫu giống bắp ngọt có tên “SweetCAP” rất đa dạng được người ta đánh giá về khả năng phục hồi sự hữu thụ của phấn hoa trong trạng thái “haploid”, nếu không, được hiểu là HMF (haploid male fertility). Kết quả “association mapping” xác định 10 SNPs gắn liền với tính trạng HMF, điều này cho ra 4 gen ứng cử viên. Kết quả này làm nổi bật đáng kể hiệu quả của biến thiên HMF, với 11 dòng giống đạt > 54% HMF. Những dòng giống bắp ấy minh chứng HMF tồn tại trong tự nhiên của quần thể giống bắp ngọt và có thể được sử dụng để cải tiến quần thể bắp trồng.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04888-x
(127).png)
Số lần xem: 153
