Tuần tin khoa học 941 (12-18/05/2025)

Ngày cập nhật: 10 tháng 5 2025

Chia sẻ

Mô phỏng trên nền tảng alen để dự đoán được các giai đoạn kiểu hình của giống nho lai trong biến đổi khí hậu sắp tới

Nguồn: Elsa Chedid, Vincent Dumas, Komlan Avia, Didier Merdinoglu & Éric Duchêne. 2025. Allele-based modeling to predict phenological stages of grapevine hybrids under future climatic conditions. Theoretical and Applied Genetics; May 6 2025; vol.138; article 110

Tích hợp các giá trị di truyền theo các mô phỏng toán về sinh lý và sinh thái học đối với các giai đoạn kiểu hình cho phép người ta dự đoán được ảnh hưởng của các loci di truyền trong biến đổi khí hậu tương lai.

Giống nho tiến tiến (Vitis vinifera L.) nhờ chương trình lai tạo giống mới nhằm mục đích tạo ra giống nho cao sản kháng được sâu bệnh hại và chống chịu được stress phi sinh học, cùng một lúc. Các giai đoạn phát triển của cây nhó có thể ảnh hưởng đến nhiều tiến trình sinh lý, đặc biệt là thành phần quả mọng (berry). Sự thay đổi của các giai đoạn phát triển ấy được quan sát trên quan điểm biến đổi khí hậu tương lai để chọn ra giống nho mới. Nghiên cứu này đánh giá kiểu gen dẫn suất từ kết quả lai tạo giống để phát triển giống nho cao sản kháng bệnh có khả năng thích nghi với biến đổi khí hậu. Đặc biệt, người ta xem xét biến thiên di truyền của 3 giai đoạn tượng hình căn bản (key phenological periods) (Tháng Hai ngày 15 là đâm chồi, từ đâm chồi trến trổ bông, từ trổ bông đến tạo quả) thông qua mô phỏng sinh lý, sinh thái (ecophysiological model) dựa trên nhu cầu nhiệt tính. Sử dụng thông tin di truyền phân giải cao, người ta xác định được hơn 18 QTLs của ba giai đoạn căn bản nói trên. Nhờ tích hợp được các ảnh hưởng có tính chất “allelic” có liên quan mật thiết với nhau, người ta gần như cấu trúc được cả kiểu gen sớm và muộn rồi đánh giá tiềm năng thích nghi với khí hậu tương lai, sử dụng kích bản “greenhouse gas IPCC emissions” (phát thải khí nhà kính) RCP 8.5 và mô phỏng toán các dữ liệu khí tượng ở mức độ của một địa phương. While the early composite genotype may not outperform V. vinifera cv. Chardonnay under these projected conditions, the late composite genotype appears to remain suitably adapted through at least 2060. Our approach enables the prediction of allele-specific advantages on phenological stages across a range of future climate scenarios.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04891-2

Giống đậu cowpea chuyển gen kháng sâu hại và thuốc cỏ glyphosate

Nguồn: Haiyan Lin, Haozhi Zhong, Hongyu Gao, Chaoyang Lin, Ting Zheng, Chao Xu, Yuxuan Ye, Zhicheng Shen. 2025. Transgenic cowpea conferring insect resistance and glyphosate tolerance. Pest Management Science; First published: 26 April 2025; https://doi.org/10.1002/ps.8863

Cowpea là loài rau được yêu thích trên toàn thế giới. Tại Trung Quốc, những quả đậu cowpea mềm lại là phần chính ăn được. Tuy nhiên, cowpea rất dễ nhiễm sâu hại trong cả chu kỳ sống. Sâu hại thuộc Lepidoptera, bao gồm sâu đục trái đậu (LPB, Maruca vitrata), sâu xanh củ cải đường (BAW, Spodoptera exigua), sâu thuốc lá (TCW, Spodoptera litura), là dịch hại chính trong sản xuất cowpea. Quản lý dịch hại truyền thống đều dựa vào thuốc trừ sâu, không những tăng chi phí sản xuất mà còn phát sinh những vần đề liên quan đến an toàn thực phẩm và sự bền vững môi trường. Công nghệ tạo giống cây trồng GM là giải pháp triển vọng để quản lý sâu hại cây trồng. Không giống như giống đậu nành và bắp chuyển gen, giống cowpea “transgenic” kháng sâu hại đã và đang chứa được khai thác và sử dụng phổ biến.

Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành dung hợp gen Cry1Ab-Vip3A và C1V3, chuyển nạp vào hệ gen cây cowpea một cách thành công. Cây cowpea transgenic có phổ kháng rộng với nhiều loài sâu Bộ Cánh Vảy (Lepidoptera) nhờ phương pháp chuyển nạp cải tiến sử dụng glyphosate làm tác nhân chọn lọc. Dòng triển vọng, CAP5, được sàng lọc từ 37 cây sự kiện transgenic, được định tính là cây có bản sao chép đơn T-DNA với vị trí chèn đoạn tại nhiễm sắc thể 5. Đánh giá toàn diện tính kháng sâu và tính chống chịu thuốc cỏ glyphosate cho thấy dòng CAP5 kháng mạnh với sâu BAW, LPB và TCW, biểu hiện mạnh tính chống chịu với glyphosate, nhấn mạnh khả năng ứng dụng của nó như cây sự kiện kháng sâu hại và thuốc cỏ.

Xem https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ps.8863

Chỉnh sửa gen nhờ chuyển nạp gián tiếp vi khuẩn Agrobacterium tạo ra giống chuối “transgene-free”

Nguồn: Senne Van den Broeck, Yvan Ngapout, Bart Panis, Hervé Vanderschuren. 2025. An Agrobacterium-mediated base editing approach generates transgene-free edited banana. New Physiologist: 01 April 2025; https://doi.org/10.1111/nph.70044

Công nghệ chỉnh sửa genome để phát triển giống cải tiến bởi khả năng trợ giúp hữu hiệu của “editor T-DNA cassette” sau khi chỉnh sửa hệ gen được nhiều loài cây trồng. Nếu như T-DNA cassette được loại ra sẽ là giải pháp ngăn ngừa được hoạt động chỉnh sửa tiếp tục diễn ra trong cây được chuyển nạp và tạo điều kiện cho phê duyệt các hành lang pháp lý. Trong khi đó sự lai giữa cây transgene bởi những trình tự ngoại lai có khả năng xảy ra của loài cây trồng, đây không phải là trường hợp cây được nhân giống vô tính và cây trồng bất dục, nhu giống chuối Cavendish.

Do vậy, kỹ thuật chỉnh sửa gen trên cây chuối dẫn đến kết quả cậy chuối có biểu hiện “transgene-free edited plants” trở nên cần thiết để khai thác tiềm năng của công nghệ “genome editing” đối với cây trồng. Ở đây, người ta giới thiệu một phương pháp có thuật ngữ chuyên môn là “transgene-free gene editing” trên cây chuối bất dục (Musa spp.) thông qua “co-editing” (đồng chỉnh sửa cùng một lúc).

Phương pháp mới có tên “ Agrobacterium tumefaciens-mediated transgene-free gene editing” kết hợp kỹ thuật “embryogenesis” (phát sinh từ phôi) và “chlorsulfuron selection” được xây dựng quy trình trong loài chuối bất dục và minh chứng được thông qua giải trình tự toàn hệ gen.

Chỉnh sửa gen acetolactate synthase (MaALS) của cây chuối bằng cách sử dụng một “plant base editor” cho phép người ta chọn có hiệu quả cây được chỉnh sửa. Hơn nữa, cây chuối con “transgene-free” được tái sinh với những đột biến tại hai vị trí đích, chỉ ra rằng chiến lược nghiên cứu này có thể được sử dụng tại những vị trí đích của hệ gen.

Xem https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70044

Dòng hóa gen Zmccr3 trên cơ sờ bản đồ di truyền: thiết lập và minh chứng mạng lưới của nó trong điều tiết tính trạng nẩy mầm hạt bắp

Nguồn: Liqing Feng, Mingting Zhou, Anyan Tao, Xiaolin Ma, Nan Wang, He Zhang, Huijun Duan & Yongsheng Tao. 2025. Map-based cloning of Zmccr3 and its network construction and validation for regulating maize seed germination. Theoretical and Applied Genetics; April 22 2025; artcile 105

Phương pháp “map-based cloning” gen Zmccr3 nhằm điều chỉnh SG và các lộ trình điều tiết ở mức độ phân tử của nó được hoàn thiện và được minh chứng. WGCNA, các gen đích/nhiều lộ trình trong suốt tiến trình hình thành nên miên trạng hạt bắp được ghi nhận. Miên trạng hạt bắp (SD) và nẩy mầm hạt trước khi thu hoạch (PHS) đều ảnh hưởng đến năng suất và phẩm chất của mễ cốc và công nghệ sản xuất hạt lai. Cho dù có nhiều thuận lợi trong kết quả nghiên cứu SD và nẩy mầm hạ t(SG) trong khi hạt phát triển, nhưng nghiên cứu về biến thể di truyền và điều tiết phân tử của SD, đặc biệt trong chuyển dịch từ SD thành SG, vẫn còn hạn chế.

Nghiên cứu này đã tiến hành trên cơ thể phân tích quần thể con lai BSA (bulked segregant analysis) và phân tích liên kết trong di truyền để xây dựng bản đồ QTL cho gen đột biến vp16 của tính trạng PHS. Thông qua phương pháp di truyền và sinh học, gen ứng cử viên được xác định là Zmccr3, mã hóa cinnamoyl-CoA reductase 3 (ccr3), bao gồm lộ trình tổng hợp phenylalanine trong biến dưỡng lignin và có ảnh hưởng đến tính trạng SG. Kết quả RNA-seq (RNA sequencing) ở hai giai đoạn phát triển hạt bắp với tính trạng PHS cực trọng, có một hiện tượng đồng thể hiện gen đích theo kết quả WGCNA (weighted gene coexpression network analysis) liên quan đến tính trạng SD và SG, và có 10 gen đích + ba lộ trình xảy ra trong chuyển từ trạng thái SD sang SG được xác định. Đồng thời, lộ trình biểu hiện của gen Zmccr3 được hình thành, được minh chứng, bao gồm biến dưỡng lipid ở nguồn trên, cải biên hiện tượng redox, sự thoái hóa oligosaccharides ở thành tế bào (như những hợp chất electrophilic), điều tiết sự truyền tín hiệu GA, hiện tượng sinh lý “ROS homeostasis” có tính chất nội bào, sự ô xi hóa ở vùng downstream của lignin thành tế bào, tổng hợp các hợp chất phenolic mà hợp chất này ảnh hưởng đến sự suy yếu của phôi mầm, làm thành tế bào rời rạc, điều tiết tích cực để cho ra SG hoặc SD. Vì vậy, người ta giả thuyết chính gen Zmccr3 đã làm sáng tỏ được các chức năng của nó. Phát hiện này vô cùng quan trọng về lý thuyết và ứng dụng thực tiễn để hiểu được cơ sở di truyền của PHS và SD của cây bắp, tăng cường nguồn vật liệu di truyền và cải tiến tính trạng này.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04890-3

Tận dụng quá trình “thuần hóa mới” của sắc tố lúa hoang để tăng cường phẩm chất dinh dưỡng và nông nghiệp bền vững

Nguồn: Ray Singh Rathore, Wenjun Jiang, Khalid Sedeek & Magdy Mahfouz. 2025. Harnessing neo-domestication of wild pigmented rice for enhanced nutrition and sustainable agriculture. Theoretical and Applied Genetics; May 3 2025; vol.138; article 108

Tiến bộ trong kỹ thuật chỉnh sửa gen chính xác có thể giúp cho việc thuần hóa nhanh chóng cây trồng hoang dại có quan hệ huyết thống gần gủi, một tiến trình được biết là “neo-domestication” (thuần hóa mới). Suốt quá trình thuần hóa, việc cải tiến giống lúa đạt được tối đa về năng suất trong điều kiện cây được tăng trưởng tối ưu cho nên làm giảm đi đa dạng di truyền, loại bỏ bớt nhiều biến thể có lợi chống chịu stress và tính trạng dinh dưỡng cao của hạt gạo. Quần thể lúa hoang có đa dạng di truyền rất giàu, bao gồm nhiều biến thể có khả năng kháng bệnh, chống chịu stress, và phẩm chất dinh dưỡng gạo rất cao. Ví dụ, hạt gạo lúa hoang có màu sắc rất giàu những antioxidants (anthocyanins, proanthocyanidins, và flavonoids), nhưng năng suất cực thấp, kiến trúc thân rất kém, chu trình sống dài làm hạn chế việc canh tác lúa. Bài tổng quan này đánh giá khả năng của “neo-domestication” của lúa hoang có màu sắc, tập trung vào tiến bộ gần đây, công cụchỉnh sửa gen “CRISPR-Cas toolboxes”, chọn lọc các gen ứng cử viên chủ lực để tiến hành thuần hóa, xác định loài lúa hoang có tiềm năng ưu việt thông qua việc tạo nguồn vật liệu có tính chất genomic và multi-omics, phương pháp chuyển nạp hiệu quả và tóm lược những chiến lược nghiên cứu làm sao khuyến khích và ứng dụng lúa gạo có màu. Người ta còn giải quyết nhiều câu hỏi còn tồn đọng để có thể đạt được hiệu quả trong chiến lược “neo-domestication” quần thể lúa hoang có màu, sau đó, làm tăng cường kết quả an ninh lương thực và dinh dưỡng.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04896-x

Chiến lược tiếp cận phương pháp truyền thống và phương pháp “neo-domestication” để thuần hóa lúa hoang có gạo màu.

Số lần xem: 138