Tổng quan về hệ gen cây sắn

Tổng quan về hệ gen cây sắn

Nguồn: Jessica B Lyons, Jessen V Bredeson, Ben N Mansfeld, Guillaume Jean Bauchet, Jeffrey Berry, Adam Boyher, Lukas A Mueller, Daniel S Rokhsar, Rebecca S Bart. 2022. Current status and impending progress for cassava structural genomics. Plant Mol Biol.; 2022 Jun; 109(3):177-191. doi: 10.1007/s11103-020-01104-w. 

Người ta tiến hành tổng kết lại các thành tự trong nghiên cứu về hệ gen cây sán dị hợp tử làm thực phẩm quan trọng (Manihot esculenta), và tóm lược lại nguồn hệ gen sắn quan trọng. Sắn, Manihot esculenta Crantz, là loài cây trồng có tầm quan trọng về xã hội và nông nghiệp của vùng nhiệt đới trên thế giới. Hệ gen học (genomics) cung cấp cho chúng ta một nền tảng kiến thức đ6ẻ tiến hành cải tiến giống sắn đối với tính trạng nông học và dinh dưỡng, cũng như làm rõ những nội dung về lịch sử thuần hóa giống sắn trồng. Bản chất dị hợp tử của hệ gen cây sắn được người ta ghi nhận rất phổ cập. Tuy nhiên, việc phát triển đầy đủ luận điểm ấy về bản chất dị hợp tử (heterozygosity) còn rất nhiều khó khăn  để minh chứng bởi vì có quá nhiều hạn chế về công nghệ trong genome sequencing cây sắn. Gần đây, với sự có mặt của công nghệ mới “long-read sequencing”, người ta có thể phân tích được hệ gen học của nhiều loài sinh vật có mức độ khó như hệ gen cây sắn. Với tiến bộ  mới ấy, người ta cung cấp trong bài tổng quan này tư liệu hóa hiện trạng nghiên cứu hệ gen cây sắn và nguồn genomic cung cấp cho chúng ta triển vọng nghiên cứu của nhiều năm tới.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33604743/

 

Di truyền hàm lượng carotenoid trong hệ gen cây sắn (Manihot esculenta Crantz)

  Di truyền hàm lượng carotenoid trong hệ gen cây sắn (Manihot esculenta Crantz)

Nguồn: Janardanan Sreekumar, P A Muhammed Sadiq, Saravanan Raju, Archana Mukherjee. 2022. In silico analysis of carotenoid biosynthesis pathway in cassava (Manihot esculenta Crantz). J. Genet.; on-line 4 January 2022; 101:2. https://doi.org/10.1007/s12041-021-01345-8

Các phân tử apocarotenoids có một vai trò quan trọng trong tăng trưởng và phát triển thực vật, đặc biệt là strigolactones, nó có thể kích hoạt ra rễ và giúp cho tương tác của cây với các vi sinh vật đất trơn tru. Các phân tử ấy còn hoạt động như những colorants, antioxidants, hormones, những thành phần truyền tín hiệu, mùi thơm/aroma và chromophores. Những phương pháp tiếp cận có tính chất in silico rất giá trị trong việc làm giảm phức chất có liên quan đến hệ thống vận hành các gen của cây, giúp các nhà nghiên cứu phát triển chiến thuật mới có tính chất công nghệ sinh học và công nghệ tin sinh học. Một phân tích hệ gen in silico theo kiểu so sánh của những enzymes chủ chốt được gen mã hóa trong gồm trong quá trình sinh tổng hợp apocarotenoid của hệ gen cây sắn được tiến hành sử dụng những cây trung gian như cây arabidopsis, cà chua, khoai tây và khoai lang. Bốn mươi gen liên quan đến carotenoid được phân lập, những chuỗi trình tự nucleotide được minh chứng bằng các phân tích khác nhau về trình tự DNA điều tiết như dự báo phân tử TFs (transcription factor), phân tích CpG island, phân tích microRNA điều tiết và phân tích trình tự của promotor. Các trình tự của phân tử protein tương ứng được xác định thông qua domain/motif của protein và phân tích di truyền huyết thống (phylogenetic analysis). Phổ biểu hiện các gen liên quan đến apocarotenoid trong hệ gen cây sắn được tạo ra và dự đoán vị trí mang tính chất subcellular được tiến hành để xác định sự phân bố của những proteins như vậy. Kết quả cho thấy: những domains của apocarotenoid protein có tính chất bảo thủ cao trong cây trung gian và cây sắn. Mười tám transcription factors như MYB, BBR-BPC, bHLH và NAC có liên quan đến các gen phân lập điều khiển carotenoid trong cây sắn được tìm thấy. Những apocarotenoid genes được tìm thấy biểu hiện trong tất cả mọi cơ quan của cây sắn. Các gen ấy phân bố trên 17 nhiễm sắc thể trong (18 NST) của hệ gen cây sắn. Một phần ba chứa số gen tối đa. Phân tử miRNA trong phân tích, người ta phân lập được 3 phân tử microRNAs, đó là miR159a, miR171b và miR396a chúng nối kết có ý nghĩa với sinh tổng hợp carotenoid trong cây sắn và lộ trình sinh tổng hợp ấy được tái cấu trúc bằng cách tích hợp thông tin đã nói phía trên. Sự hiểu biết cặn kẽ các gen này và lộ trình gắn kết với sinh tổng hợp carotenoid của cây sắn sẽ giúp rất nhiều cho chương trình cải tiến giống sắn cao sản giàu hàm lượng carotenoid.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35129135/

 

Bệnh khảm sắn – Quản lý bệnh ở Đông Nam Á

 Bệnh khảm sắn – Quản lý bệnh ở Đông Nam Á

Nguồn: Ayaka Uke, Hiroki Tokunaga, Yoshinori Utsumi, Nguyen Anh Vu, Pham Thi Nha, Pao Srean, Nguyen Huu Hy, Le Huy Ham, Luis Augusto Becerra Lopez-Lavalle, Manabu Ishitani, Nguyen Hung, Le Ngoc Tuan, Nguyen Van Hong, Ngo Quang Huy, Trinh Xuan Hoat, Keiji Takasu, Motoaki Seki, Masashi Ugaki. 2022. Cassava mosaic disease and its management in Southeast Asia.Plant Mol Biol.; 2022 Jun; 109(3):301-311. 

Tình trạng bùng phát bệnh khảm CMD (cassava mosaic disease) trên cây sắn ở Đông Nam Á được tổng hợp trong nghiên cứu này. Sản xuất hom sắn sạch bệnh, hom khỏe và hệ thống phân phối hom sắn đã và đang được tiến hành ở Việt Nam và Cambodia, bên cạnh hệ thống phòng trừ tổng hợp, để chống với dịch bùng phát tại đây. Sắn (Manihot esculenta Crantz) là một trong những loài cây lương thực quan trọng của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Gần đây, sâu bệnh hại chính đã gây thiệt hại nghiêm trọng vùng sản xuất sắn tại Đông Nam Á (ĐNA). Tổng quan thảo luận sự bộc phát bênh khảm trên cây sắn (CMD) do siêu vi có tên là Sri Lankan cassava mosaic virus (SLCMV) tại ĐNA, tóm lược các triệu trứng giống nhau giữa SLCMV và những siêu vi gây bệnh cassava mosaic begomoviruses. Dự án có tên SATREPS (Science and Technology Research Partnership for Sustainable Development) với "Phát triển và chia sẻ những phương thức canh tác bền vững trên cơ sở quản lý vector côn trùng diễn ra trên cây sắn ở Việt Nam, Cambodia và Thailand", khởi động vào năm 2016, được tài trợ bởi The Japan International Cooperation Agency (JICA) và The Japan Science and Technology Agency (JST), Nhật Bản. Mục tiêu của SATREPS là xây dựng hệ thống sản xuất họm giống sạch bệnh, hom khỏe và các hệ thống chia sẻ nguồn giống tại miền nam Việt Nam và Cambodia, phát triển hệ thống quản lý sâu bệnh hại cây sắn. Để có được các mục đích ấy, những hệ thống mang tính chất mô phỏng về sản xuất hom sắn khỏe tại Vietnam và Cambodia đã và đang được phát triển kết hợp giống kháng CMD thông quan mạng lưới khảo nghiệm quốc tế điều phối bởi CIAT (The International Center for Tropical Agriculture) và IITA (The International Institute of Tropical Agriculture).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34240309/

Tổng quan di truyền và chọn tạo giống sắn gần đây

 Tổng quan di truyền và chọn tạo giống sắn gần đây

Nguồn: Assefa B Amelework, Michael W Bairu. 2022. Advances in Genetic Analysis and Breeding of Cassava ( Manihot esculenta Crantz): A Review. Plants (Basel); 2022 Jun 20;11(12):1617.  doi: 10.3390/plants11121617.

Sắn (Manihot esculenta Crantz) là loài cây lương thực thực xếp hạng 6 trên thế giới và được tiêu thụ bởi 800 triệu người. Tại châu Phi, sắn là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây bắp. Châu Phi tiêu thụ sắn lớn nhứt thế giới. Mặc dù sắn không phải loài cây trồng số một của Nam Phi, nhưng nó đang trở thành cây trồng phổ thông nhất trong những nông trại ở vùng không quá lạnh, bởi vì bản chất thích nghi tốt với khí hậu của nó. Người ra rất cần thiết lập một chương trình mang tính chất đa ngành trong nghiên cứu nó tại Agricultural Research Council của Nam Phi. Mục tiêu của bài tổng quan này là ghi lại những tiến bộ trong ngành chọn giống và di truyền cây sắn. Tổng quan tóm lược thành tựu nghiên cứu sắn trên toàn thế giới và thảo luận những tìm kiếm trong nghiên cứu đối với năng suất, phẩm chất, khả năng thích nghi của những tính trạng cây sắn. Người ta thảo luận các hạn chế và triển vọng của chương trình R&D của cây sắn đối với sự phát triển công nghiệp sắn tại Nam Phi.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35736768/

 

MeSPL9 tiết giảm tính kháng khô hạn thông qua tín hiệu JA trong cây sắn

 MeSPL9 tiết giảm tính kháng khô hạn thông qua tín hiệu JA trong cây sắn

Nguồn: Shuxia Li, Zhihao Cheng, Zhibo Li, Shiman Dong, Xiaoling Yu, Pingjuan Zhao, Wenbin Liao, Xiang Yu & Ming Peng. 2022.  MeSPL9 attenuates drought resistance by regulating JA signaling and protectant metabolite contents in cassava. Theoretical and Applied Genetics: March 2022’ vol. 135: 817–832

 

Phân tích các gen liên quan đến khô hạn trong cây sắn bao gồm gen MeSPL9 quy định tính trạng chống chịu hạn và biểu hiện mạnh mẽ của một mẫu hình dominant-negative của gen này, chúng tỏ vai trò thụ động của nó (negative roles) trong tính trạng kháng stress khô hạn.

 

Stress khô hạn làm thiệt hại nặng nề năng suất cây trồng và người ta xem đó như mối đe dọa cho an ninh lương thực trên toàn thế giới. Mặc dù, gen SQUAMOSA promoter binding protein-like 9 (SPL9) đóng góp rất rộng trong nhiều tiến trình mang tính chất phát triển và trong phản ứng của cây đối với những kích động của nhân tố phi sinh học, tuy vậy vài trò của gen này và lộ trình điều tiết trong cây sắn (Manihot esculenta) phản ứng với khô hạn vẫn còn mù mờ. Trong kết quả nghiên cứu này, người ta chứng minh rằng gen của cây sắn SPL9 (MeSPL9) đóng vai trò thụ động (negative roles) trong tính kháng với stress khô hạn. Biểu hiện của gen MeSPL9 bị ức chế rất mạnh mẽ bởi nghiệm thức xử lý khô hạn. Sự biểu hiện mạnh mẽ của  một dominant-negative form từ phân tử miR156-resistant MeSPL9, rMeSPL9-SRDX, mà trong đó, có một trình tự 12-amino acid repressor được dung hợp  với rMeSPL9 ở gốc C, liên quan đến tính trạng chống chịu hạn, không ảnh hưởng xâu đến toàn bộ tăng trưởng của cây. Các dòng có biểu hiện mạnh mẽ rMeSPL9-SRDX không chỉ biểu hiện gia tăng các chất biến dưỡng có tính chất osmoprotectant bao gồm chất proline và anthocyanin, mà còn tích tụ nhiều hơn jasmonic acid (JA) nội sinh và các phân tử đường dễ hòa tan. Phân tích ở mức độ transcriptomic và real-time PCR cho thấy rằng: các gen biểu hiện ra vô cùng khác biệt nhau có trong chu trình sinh tổng hợp được hoặc JA, chu trình truyền tín hiệu, và chu trình biến dưỡng trong cây sắn transgenic khi cho xử lý trong nghiệm thức khô hạn. Nghiệm thức xử lý chất ngoại sinh JA khẳng định rằng JA liên quan đến cải tiến tính kháng hạn và làm tăng cường sự đóng lại khí khổngở lá sắn. Tóm lại, kết quả gợi ra rằng MeSPL9 ảnh hưởng tính trạng kháng hạn thông qua module vận hành các mức độ chất biến dưỡng có tính chất tự vệ (protectant metabolite) và chu trình truyền tín hiệu JA, mà tác động có tính chất bổ sung diễn ra trong bộ máy di truyền điều khiển tính trạng chống chịu khô hạn của cây trồng.

 

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-04000-z

 

2021. Nguyễn Thị Kim Thoa. Nhận diện chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bệnh khảm lá ở khoai mì Việt Nam

 NHẬN DIỆN CHỈ THỊ PHÂN TỬ LIÊN KẾT VỚI GEN KHÁNG BỆNH KHẢM LÁ TRONG CÁC GIỐNG KHOAI MÌ Ở MIỀN NAM VIỆT NAM

Nguyễn Thị Kim Thoa , Huỳnh Nguyễn Minh Nghĩa , Nguyễn Thị Thanh Thảo , Dương Hoa Xô , Nguyễn Xuân Dũng  

DOWNLOAD

Tóm tắt

Bệnh khảm lá khoai mì (CMD) hiện đang gây hại nghiêm trọng trên các giống khoai mì ở Việt Nam. Gen kháng bệnh đã được nghiên cứu và ứng dụng cho việc phát triển giống khoai mì kháng bệnh trên thế giới, tuy nhiên hiện vẫn chưa được áp dụng ở Việt Nam. Nghiên cứu này xác định sự hiện diện của các chỉ thị liên kết với gen kháng CMD (SSRY28, SSRY106, NS158, NS169, NS198 và RME-1) trong các giống khoai mì ở miền Nam Việt Nam bằng kỹ thuật PCR. Phản ứng PCR được thiết lập với từng chỉ thị trước khi áp dụng cho việc nhận diện. Kết quả cho thấy đã thiết lập được phản ứng PCR cho việc nhận diện các chỉ thị. Trong 72 mẫu giống khoai mì được kiểm tra, có 21 mẫu mang 6 chỉ thị, 32 mẫu mang 5 chỉ thị, 19 mẫu mang 4 chỉ thị, và 1 mẫu mang 3 chỉ thị. Các mẫu khoai mì được kiểm tra khác biệt so với mẫu đối chứng (kháng bệnh) ở 3 chỉ thị (NS158, NS169 và RME-1) cho thấy 3 chỉ thị này có thể có vai trò quan trọng đối với khả năng kháng bệnh khảm lá của các mẫu giống khoai mì ở Việt Nam.

Abstract

Cassava mosaic disease (CMD) is currently causing serious damage on cassava in Vietnam. CMD resistant genes have been investigated and applied to develop CMD resistant cassava varieties over the world but have not yet been applied in Vietnam. This study aimed to identify the present of the molecular markers linked to CMD resistant gene (SSRY106, NS158, NS169, NS198 and RME-1) in cassava varieties in Southern Vietnam by using PCR. PCR reaction was established to each marker before applying for identification. The results showed that the PCR reaction was established for identifying the markers. Of the 72 tested samples of cassava varieties, there were 21 samples with six markers, 32 samples with five markers, 19 samples with four markers and one samples with three markers. The tested cassava samples differed from the control (with CMD resistance) in three markers (NS158, NS169 and RME-1) suggesting that those markers may play an important role in CMD resistance of cassava varieties in Vietnam.