Cải tiến khả năng kháng bệnh sọc nâu trên cây sắn

 Cải tiến khả năng kháng bệnh sọc nâu trên cây sắn

Triệu chứng bệnh sọc nâu trên cây sắn. (a) Lá bị úa vàng mà không làm biến dạng phiến lá và vết bệnh màu nâu trên thân xanh. (b) Sự thắt lại của rễ củ sắn. (c) Rễ củ sắn bị hoại tử nhẹ. (d) Rễ củ sắn bị hoại tử nặng. Nguồn: Tropical Plants (2024). DOI: 10.48130/tp-0024-0006.

 

Một nhóm nghiên cứu đã xem xét những tiến bộ trong việc quản lý bệnh sọc nâu trên sắn (CBSD), nhấn mạnh việc tích hợp các công nghệ nhân giống cây trồng mới (NPBTs) với nhân giống truyền thống để tăng cường khả năng kháng bệnh. Những nỗ lực này rất quan trọng để cung cấp cho nông dân châu Phi những giống sắn kháng CBSD, mang lại năng suất cao và đáp ứng nhu cầu thị trường.

 

Nhóm cũng ủng hộ mạng lưới hợp tác của các nhà tạo giống châu Phi, tiếp cận công nghệ hiện đại, tăng cường năng lực của các bên liên quan, kiểm soát sự di chuyển vật liệu trồng và đưa tính trạng xâm nhập hiệu quả vào các chương trình nhân giống để đạt được các mục tiêu này. Bài báo được công bố trên tạp chí Tropical Plants.

 

Sắn, cây lương thực cho 800 triệu người, chủ yếu được trồng ở hơn 100 quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, đang phải đối mặt với những thách thức đáng kể về năng suất do bệnh sọc nâu sắn (CBSD), đặc biệt là ở Châu Phi, nơi sản xuất tụt hậu đáng kể so với năng suất tiềm năng.

 

Bất chấp khả năng phục hồi của sắn trong điều kiện khắc nghiệt và hàm lượng tinh bột đáng kể, CBSD đã cản trở đáng kể năng suất. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc nhân giống các giống kháng CBSD thông qua các công nghệ nhân giống cây trồng truyền thống và mới (NPBTs), tuy nhiên các vấn đề như sự suy giảm tính kháng ở các giống đã từng kháng bệnh và nhu cầu phân phối vật liệu trồng bền vững, sạch bệnh vẫn rất quan trọng.

 

Một nghiên cứu phác thảo các chiến lược nhân giống hiện có để chống lại CBSD và nhấn mạnh lợi ích của việc kết hợp NPBTs để nhanh chóng phát triển và phân phối các giống sắn kháng CBSD cho nông dân châu Phi.

 

Bài tổng quan đầu tiên giới thiệu rằng sắn là cây trồng có tính dị hợp tử cao, thường được nhân giống vô tính bằng cách giâm cành hoặc hệ thống nuôi cấy mô. Do đặc điểm nguyên mẫu, lưỡng tính và chủ yếu là thụ tinh lai ở cây sắn nên việc kiểm soát sự thụ phấn có thể sinh ra con đầy đủ.

 

Tuy nhiên, những thách thức nảy sinh do tính dị hợp tử cao của cây trồng và sự nhạy cảm với môi trường trong quá trình ra hoa của nó, làm phức tạp các nỗ lực nhân giống có kiểm soát. Tác giả đã trình bày chi tiết các phương pháp sàng lọc nguồn gen kháng CBSD của sắn trong hai điều kiện khác nhau là ngoài đồng và nhà kính.

 

Nhấn mạnh vai trò quan trọng của NPBTs, đánh giá ủng hộ việc lồng ghép chúng vào các chương trình nhân giống sắn để đẩy nhanh quá trình phát triển các giống kháng CBSD. Bằng cách tận dụng cả kỹ thuật nhân giống truyền thống và hiện đại, đánh giá nhấn mạnh sự cần thiết phải có cách tiếp cận nhiều mặt để vượt qua các thách thức nhân giống và cải thiện khả năng phục hồi và năng suất của sắn trong các môi trường khác nhau.

 

Theo nhà nghiên cứu, giáo sư Hong-Bin Zhang: "CBSD vẫn là một hạn chế quan trọng đối với sản xuất sắn ở Đông và Trung Phi. Những nỗ lực phát triển tính kháng CBSD sẽ cần phải là một phần quan trọng trong các phương pháp nhân giống hiện đại nhằm phát triển các giống cải tiến".

 

Nhìn chung, tổng quan này khám phá khả năng sinh sản phức tạp của sắn , nhấn mạnh đến việc tích hợp các công nghệ nhân giống cây trồng mới để tăng cường phát triển các giống kháng bệnh và giải quyết các thách thức về đa dạng di truyền và tính nhạy cảm với môi trường trong các chương trình nhân giống.

 

Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org

Sàng lọc kiểu hình bổ sung nhờ chỉ thị phân tử ở giai đoạn cây con của sắn thuộc tập đoạn giống Phi Châu

 Sàng lọc kiểu hình bổ sung nhờ chỉ thị phân tử ở giai đoạn cây con của sắn thuộc tập đoạn giống Phi Châu

Nguồn: Bunmi Olasanmi, Martina Kyallo, Nasser Yao. 2024. Marker-assisted selection complements phenotypic screening at seedling stage to identify cassava mosaic disease-resistant genotypes in African cassava populations. Sci Rep.; 2021 Feb 2; 11(1):2850. doi: 10.1038/s41598-021-82360-8.

 

Bệnh khảm lá sắn (CMD) là nguy cơ rất nặng trong sản xuất sắn ở vùng cận  Saharan. Việc sử dụng genomic-assisted selection (chọn giống nhờ genomics) ở giai đoạn cây non có thể giúp nhà chọn giống tiết kiệm thời gian phóng thích giống mới, giảm chi phí, và sử dụng nguồn vật liệu bố mẹ d0 đó, làm tăng hiệu quả chọn lọc trong chương trình cải tiến giống sắn. 5 quần thể sắn được thanh lọc với tính kháng bệnh CMD trong đánh giá cây sắn non theo nghiệm thứ 1, 3, và 5 tháng tuổi sau khi trồng; thanh điểm ghi nhận 1-5. Các dòng giống sắn thuộc 5 quần thể này được thanh lọc thông qua 6  markers phân tử liên kết chặt với gen CMD2. Tương quan giữamarker và kiểu hình đã được ước đoán. Trên cơ sở CMDSS (Cassava Mosaic Disease Severity Score), giữa cây con có tỷ lệ 53 và 82%  kháng bệnh đạt mức trung bình 70.5%. Khoảng 0% cây con được xác định kháng bệnh đạt tỷ lệ 62-80% khi sử dụng marker data. Vói marker data và CMDSS được kết hợp, có 40-60% cây con thuộc từng quần thể, đạ trung bình 52%, cây kháng bệnh CMD. Có tương quan chặt chẽ giữa marker data và CMDSS trong các quần thể sắn với hệ số tương quan 0.2024 - 0.3460 cho thấy rằng các gen mới  không gắn được với markers kháng bệnh CMD. Dòng giống kháng được xác định trong nghiên cứu này với khả năng biểu hiện tính trạng nông học mong muốn  đã được chọn ở thời điểm thuận lợi nhất, nhờ vậy, rýt ngắn được thời gian cải tiến giống.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33531574/

Nghiên cứu transcriptomic về vai trò của MeFtsZ2-1 trong tích lũy sắc tố trên lá sắn

 Nghiên cứu transcriptomic về vai trò của MeFtsZ2-1 trong tích lũy sắc tố trên lá sắn

Nguồn: Yuwei Zang, Kunlin Wu, Liangwang Liu, Fangfang Ran, Changyi Wang, Shuwen Wu 1, Dayong Wang, Jianchun Guo, Yi Min. 2024. Transcriptomic study of the role of MeFtsZ2-1 in pigment accumulation in cassava leaves. BMC Genomics; 2024 May 7; 25(1):448. doi: 10.1186/s12864-024-10165-w.

 

MeFtsZ2-1 là một gen đích đối với phân chia plastid trong thực vật, nhưng cơ chế này bởi ảnh hưởng của MeFtsZ2-1 đến tích lũy sắc tố trong cây sắn (Manihot esculenta Crantz) thông qua plastids vẫn chưa rõ ràng. Người ta thấy: khi gen MeFtsZ2-1 biểu hiện mạnh mẽ trong cây sắn, chúng sẽ có màu sắc đậm hơn ở lá sắn, với hàm lượng gia tăng của anthocyanins và carotenoids. Quan sát kỹ hơn, thông qua công cụ TEM (Transmission Electron Microscopy) cho thấy không  có thiếu sót tạm thời nào về cấu trúc thể lạp (chloroplast) nhưng có sự gia tăng số lượng plastoglobule trong lá sắn của cây có biểu hiện gen đích mạnh mẽ. Kết quả RNA-seq cho thấy: có 1582 gen DEGS (differentially expressed genes) trong lá sắn cây biểu hiện gen đích mạnh. Phân tích KEGG pathway cho thấy rằng: những gen DEGs này có rất nhiều trong tiến trình liên quan đến tổng hợp flavonoid, anthocyanin, và carotenoid. Nghiên cứu còn nói đến chức năng của gen MeFtsZ2-1 trong tích lũy sắc tố của cây sắn từ kết quả phân tích sinh lý và  phân tích transcriptomic, ngần ấy cung cấp một luận điểm khoa học lý thuyết để cải tiến tính trạng phẩm chất của sắn.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38802758/

Chỉ thị phân tử SNP mới và vùng gen đích liên quan đến căng thẳng gắn liền với hiệu quả sử dụng phân N của cây sắn

 Chỉ thị phân tử SNP mới và vùng gen đích liên quan đến căng thẳng gắn liền với hiệu quả sử dụng phân N của cây sắn

Nguồn: Joseph Okpani Mbe, Daniel Kwadjo Dzidzienyo, Simon Peter Abah, Damian Ndubuisi Njoku, Joseph Onyeka, Pangirayi Tongoona, Chiedozie Egesi. 2024. Novel SNP markers and other stress-related genomic regions associated with nitrogen use efficiency in cassava. Front Plant Sci.; 2024 Apr 4: 15:1376520. doi: 10.3389/fpls.2024.1376520.

 

Năng suất sắn tương phản với nitrogen thấp trong đất, đó là tiền đề của hầu hết vùng trồng sắn ở nhiệt đới và cận nhiệt đới xet theo sinh thái nông học. Cải tiến tính chống chịu nitrogen thấp của cây sắn đã và đang trở thành mục tiêu chọn giống quan trọng. Nghiên cứu này nhằm phát triển các giống sắn có tính trạng cải tiến về hiệu quả sử dụng phân N thông qua xác định các vùng trong hệ gen cây sắn và tìm các gen ứng cử viên gắn liền với hiệu quả sử dụng N trong cây sắn. Người ta tiến hành phân tích GWAS thông qua GAPIT (Genome Association and Prediction Integrated Tool). Tập đoàn giống sắc rất đa dạng bao gồm 265 mẫu giống được đánh giá kiểu hình đối với 10 tính trạng sinh lý và nông học trong nghiệm thức tối hảo và nghiệm thức thiếu nitrogen. Tiến hành phân tích genotyping trên toàn hệ gen của những mẫu giống sắn này được hoàn tất nhờ chạy trình tự DArTseq (Diversity Arrays Technology). Có tổng số 68.814 chỉ thị phân tử SNPs được xác định, chúng phân bố rộng trên toàn bộ 18 nhiễm sắc thể của genome cây sắn, trong số đó, có 52 SNPs biểu thị mật độ rất khác nhau, có khả năng gắn kết với tính trạng hiệu quả sử dụng N của cây sắn và những tính trạng nông học khác có liên quan đến năng suất củ sắn. Các gen giả định như vậy từ kết quả GWAS, đặc biệt là những gen liên kết chặt với chỉ thị SNP trong trường hợp tính trạng hiệu quả sử dụng N (NUE) và những tính trạng liên quan có tiềm năng lớn để khai thác,  nếu tương ứng, để phát triển giống sắn mới có khả năng cải tiến hiệu quả sử dụng phân N tốt hơn, kết quả sẽ là giả đáp làm sao giảm thiểu chi phí kinh tế và môi trường trong sản xuất sắn bền vững.

 

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38638347/