Tuần tin khoa học 488 (18-24/07/2016)

Sự trùng lấp những QTL đối với tính trạng đóng mở khí không và năng suất của lúa mì

Khí khổng có đặc tính chuyên biệt trên tế bào biểu bì lá để cho phép lấy CO₂ và làm thoát hơi nước. Việc hiểu biết cơ chế đóng mở khí khổng rất cần thiết để chúng ta có thể duy trì được mức độ quang hợp cao. Các nhà khoa học thuộc ĐH Adelaide, Úc, đã khai thác biến dị di truyền và xác định những loci mang tính trạng số lượng (QTL) đối với sự kiện đóng mở khí khổng của cây lúa mì (Triticum aestivum) được trồng trong nhà kính và ngoài đồng ruộng. Di truyền của tính trạng đóng mở khí khổng được nghiên cứu trên quần thể đơn bội kép (DH) từ một tổ hợp lai giữa giống lúa mì Úc RAC875 và giống lúa mì Kukri. Dòng chịu hạn RAC875 biểu hiện khí khổng bé so với khí khổng của Kukri. Những khác biệt được người ta quan sát trên cơ sở mật độ khí khổng và kích thước của chúng. Phân tích cho thấy có tương quan nghịch giữa kích thước khí khổng với mật độ khí khổng. Điều này cho thấy một tương quan có tính chất bắt buộc giữa hai yếu tố này. QTLs được người ta xác định đối với tính trạng khí khổng trên nhiễm sắc thể số 1A, 1B, 2B, và 7A. Một vài trong số các loci này trùng lấp lên nhau với những QTL kiểm soát số hạt trên bông và năng suất tại nhiễm sắc thể số 7A. Điều đó chứng tỏ rằng những tính trạng thuộc về khí khổng có thể là cách tiếp cận đầy tiềm năng để gia tăng năng suất lúa mì. Xem BMC Plant Biology.

Botrytis-Induced Kinase1 điều tiết một cách thụ động hiện tượng “homeostasis” phosphate trong cây Arabidopsis

Thực vật đã và đang tiến hóa theo một hệ thống cực kỳ phức tạp để thích ứng với sự thiếu lân (Pi) trong môi trường của chúng. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa nghiên cứu một cách đầy đủ cơ chế truyền tín hiệu ở mức độ phân tử, làm cho việc điều tiết các chu trình truyền tín hiệu Pi diễn ra. Huijuan Zhang và ctv. thuộc ĐH Zhejiang, Trung Quốc báo cáo rằng làm cách nào mà BOTRYTIS-INDUCED KINASE1 (BIK1) của Arabipopsis biểu hiện được phản ứng với sự đói lân của thực vật. Sự thể hiện BIK1 được kích thích bởi hiện tượng thiếu lân Pi và hoạt động  này được khám phá ở rễ cây, thân cây cũng như lá khi cây được trồng trong điều kiện đói lân Pi (starvation). Điều đó cho thấy BIK1 đáp ứng với stress đói lân. Thực vật không có hoạt động của BIK1 (bik plants) tích lũy nhiều hơn Pi trong mô rễ và lá cũng như biểu hiện rễ sơ cấp ngắn hơn và nhiều lông hút của rễ hơn, nhiều rễ ngang hơn (lateral roots). Hàm lượng anthocyanin tăng, ROS (reactive oxygen species) giảm và điều tiết theo kiểu DOWN của những gen được kích hoạt bởi sự đói lân cũng được người ta quan sát trong các cây bik trồng trong điều kiện thiếu lân. Kết quả cho thấy BIK1 là một gen đáp ứng với sự đói lân, có chức năng là một “regulator” bị động  với “ Pi homeostasis” trong cây Arabidopsis. Xem BMC Plant Biology.

Hình: Phản ứng của BIK1 đối với sự kiện đói lân.

Gen muỗi đực  có khả năng kiểm soát bệt sốt rét

 Các nhà khoa học thuộc Pirbright Institute, Anh Quốc vừa phân lập được một gen xác định tính đực của các loài muỗi truyền bệnh sốt rét.  Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Dr. Jaroslaw Krzywinski, Trưởng nhóm “Vector Molecular Biology group” thuộc Pirbright Institute, và ctv. đã phân lập và định tính được gen Yob, đáp ứng với sự điều tiết tính dục của muỗi gây bệnh sốt rét Châu Phi, Anopheles gambiae, và xác định được tính đực của muỗi. Họ đã phân lập được Yob trên nhiễm sắc thể Y như một gen có tính trội, xác định con đực, làm cho nó như một gen được biết thứ hai trong mức độ xét nghiệm phân tử của loài côn trùng. Đây là ảnh hưởng có tính chất chìa khóa để phát triển con cái. Khi các phân tử transcript của Yob được tiêm vào các phôi ở giai đoạn sớm, muỗi cái đã bị giết chết trước khi nó đẻ trứng, trong khi muỗi đực phát triển không bị ảnh hưởng gì cả. Ngược lại, khi gen Yob bị câm lặng trong phôi ở giai đoạn sớm, muỗi đực bị giết chết. Xem The Pirbright University website.

Các nhà khoa học thuộc Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ (USDA) giải mã genome nấm gây bệnh trên cây ca cao

 Các nhà khoa học thuộc Bộ NN Hoa Kỳ đã giải trình bộ genome vi nấm Moniliophthora roreri (gây bệnh frosty pod rot). Bệnh này đã tàn phá 90% diện tích trồng ca cao  ở Trung Mỹ và Nam Mỹ. Với sự giải mã bộ genome ấy, họ có thể cải tiến nhanh chóng sự phát triển các giống ca cao mới có khả năng kháng bệnh do vi nấm ấy. Trình tự bộ genome vi nấm này giúp cho các nhà nghiên cứu quan sát tính chất của các pha ký sinh trên mô sống (biotrophic) và ký sinh trên mô hoại tử (necrotrophic) cũng như làm thế nào vi nấm ấy sống sót trên cây ca cao để nhiễm bệnh cho cây. Các nhà khoa học này đang xem xét vi nấm Moniliophthora roreri biến đổi di truyền cho phép tải nạp nhanh từ trạng thái “biotrophic” sang trạng thái “necrotrophic”. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Microbiology. Xem bản tin của USDA.

Đại Học Hokkaido, Nhật Bản, phát triển phương pháp dựa trên cơ sở CRISPR/Cas9 đối với nội dung kích hoạt gen

 Các nhà khoa học hiện nay đang phát triển công nghệ EDITING với sự trợ giúp của CRIPSR/Cas9, cho phép họ thêm vào, bớt ra, hoặc thay thế những phần đặc biệt của DNA trong bộ gen của sinh vật. Tuy vậy, các nhà khoa học vẫn chưa sử dụng được công nghệ này để kích hoạt các gen hay tăng cường sự hoạt động của các gen mong muốn. Một nhóm nghiên cứu đứng đầu là Toru Kondo thuộc ĐH Hokkaido đã và đang phát triển một kỹ thuật mới cho phép chúng ta tăng cường sự hoạt động của những gen mong muốn. Những promoters là chìa khóa trong bật mở công tắc gen hoặc đóng lại. Một gen nào đó bị khóa lại khi promoter của nó bị methyl hóa. Chúng kết hợp với cơ chế sửa lỗi của DNA thông qua cái gọi là “microhomology-mediated end-joining” viết tắt là MMEJ với công cụ CRISPR/Cas9. Chúng loại bỏ ra "off promoter” bằng cách sử dụng CRISPR/Cas9 và rồi chèn vào một phân tử không có tính chất methyl hóa (unmethylated), với "on promoter” có MMEJ. Họ đã trắc nghiệm công cụ này trên gen của tế bào não, gen OLIG2. Sau khi bật mở gen OLIG2  ở vị trí "on" trong tế bào gốc của người đười cầy vào, những tế bào này phân hóa thành các tế bào neurons có hiệu suất hoạt động mạnh mẽ. Hệ thống này không gây ra bất cứ những đột biến đáng lo ngại của những gen không chủ đích (non-targeted genes). Xem Angewandte Chemie.

THÔNG BÁO

Genomics và Tin Sinh Học

Symposium lần thứ nhất của Đại Học “United Arab Emirates” về Khoa Học Sinh Học: Genomics và Tin Sinh Học Bioinformatics được tổ chức tại “United Arab Emirates University”, Al Ain, Abu Dhabi, United Arab Emirates; vào ngày 13-15, tháng 11 năm 2016

Xem chi tiết United Arab Emirates University website.