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/

Xây dựng phương pháp dung hợp tế bào trần của giống sắn KM94 với hai giống sắn HN3 và C-33

 Xây dựng phương pháp dung hợp tế bào trần của giống sắn KM94 với hai giống sắn HN3 và C-33

Phạm Thị Hương, Lê Ngọc Tuấn, Nguyễn Hùng, Nguyễn Thị Hạnh, Phạm Xuân Hội

DOWNLOAD

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm phát triển phương pháp tách tế bào trần từ mô thịt lá sắn tại Việt Nam, phục vụ dung hợp tế bào trần, phát triển giống sắn mới. Lá của giống sắn kháng bệnh khảm lá sắn HN3 và dòng sắn C-33 từ cây sắn nuôi cấy in vitro được tiền xử lý qua dung dịch có nền khoáng CPW (Frearson et al., 1973) có nồng độ mannitol tăng dần từ 5%; 9% và 13% mannitol, ủ trong các dung dịch trên với thời gian 1 giờ. Sau đó, ủ mẫu lá với dung dịch phân giải mô thịt lá có chứa cellulase 1,6% + macerozyme 0,8% trong thời gian 16 giờ, lắc 50 vòng/phút, ở nhiệt độ 25oC. Sản lượng tế bào trần trung bình giống HN3 đạt 1,0 × 107 TBT/g trọng lượng tươi, khả năng sống đạt 95,4%; giống C-33 đạt 1,9 × 107 TBT/g trọng lượng tươi với khả năng sống đạt 92,7%. Tế bào trần từ mô sẹo phôi hóa giống KM94 được dung hợp với tế bào trần từ mô thịt lá hai giống sắn HN3 và C-33 sử dụng chất xúc tác PEG MW 4000 ở nồng độ 30%. Mật độ tế bào trần phù hợp cho dung hợp từ 5 × 105 - 1 × 106 . Tỷ lệ dung hợp trung bình giữa KM94-C33 là 32,68%, KM94×HN3 là 16,8%. Kết quả dung hợp giữa KM94×HN3 đã thu được 8 cây tái sinh.

 

Từ khoá: Cây sắn, tế bào trần, dung hợp

Đặc điểm sinh học, diễn biến mật độ và yếu tố ảnh hưởng tới mật độ bọ phấn trắng Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) trên cây sắn

 Đặc điểm sinh học, diễn biến mật độ và yếu tố ảnh hưởng tới mật độ bọ phấn trắng Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) trên cây sắn

Phạm Duy Trọng (1), Nguyễn Thị Thủy (1), Phạm Văn Sơn (1), Phạm Thị Nhạn (2), Nguyễn Thị Mai Lương (1), Trần Thị Thúy Hằng (1), Nguyễn Duy Mạn (1)

 

DOWNLOAD

Ở Việt Nam, sắn (Manihot esculenta) là cây trồng quan trọng sau lúa, ngô, là cây công nghiệp xuất khẩu triển vọng. Năm 2021 Việt Nam có 524,5 nghìn ha sắn với sản lượng 10,56 triệu tấn, tỉnh Đắk Lắk và Phú Yên có tổng diện tích trồng sắn 74,9 nghìn ha với tổng sản lượng là 1,76 triệu tấn (Tổng cục Thống kê, 2021).

 

Cây sắn là nguồn thu nhập chính của nhiều hộ nông dân nghèo, đồng bào dân tộc thiểu số do cây sắn chịu được đất nghèo dinh dưỡng, chịu hạn tốt, dễ trồng, ít chăm sóc, chi phí thấp, dễ thu hoạch, dễ chế biến. Những năm gần đây sản xuất sắn gặp nhiều khó khăn và rủi ro do sâu bệnh gây ra như bệnh chổi rồng (Phytoplasma sp), rệp sáp hồng (Phenacoccus manihoti), nhện đỏ (Tetranychus sp.)…đặc biệt là bệnh khảm lá sắn do virus Sri Lanka Cassava Mosaic Virus gây ra. Bọ phấn trắng (Bemisia tabaci) đã được xác định là môi giới truyền bệnh khảm lá sắn. Bọ phấn trắng (Bemisia tabaci) là một trong những loài côn trùng gây hại nặng nhất của nhiều loại cây trồng nông nghiệp trên toàn thế giới (Oliveira, 2001). Ngoài việc gây hại trực tiếp bằng cách hút dịch của cây, bọ phần trắng còn gây hại gián tiếp thông qua sự phát triển của nấm muội đen và có thể truyền hơn 200 loại virus gây hại cho thực vật (Jones, 2003; Navas- Castilo, 2011). Việc kiểm soát bọ phấn trắng hiện nay được thực hiện chủ yếu bằng cách sử dụng thuốc diệt côn trùng, tuy nhiên đối với những cây trồng như cây sắn hoặc những cây không có giá trị kinh tế cao thì việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật là việc cần phải có sự lựa chọn và cân nhắc cho phù hợp với từng điều kiện.

 

Bên cạnh việc nghiên cứu tìm ra các giống sắn có khả năng chống chịu với bệnh khảm lá sắn thì các nghiên cứu về đặc điểm sinh học của bọ phấn trắng, các yếu tố sinh thái có ảnh hưởng và tác động trực tiếp đến mật độ bọ phấn trắng trên đồng ruộng cũng cần được chú trọng để đưa ra các giải pháp quản lý đồng bộ góp phần thúc đẩy sản xuất sắn bền vững.

Bọ phấn trắng truyền hai siêu vi gây bệnh khảm lá sắn kiểu hình “bipartite”

 Bọ phấn trắng truyền hai siêu vi gây bệnh khảm lá sắn kiểu hình “bipartite”

Nguồn: George G Kennedy, William Sharpee, Alana L Jacobson, Mary Wambugu, Benard Mware, Linda Hanley-Bowdoin. 2023. Genome segment ratios change during whitefly transmission of two bipartite cassava mosaic begomoviruses. Sci Rep.; 2023 Jun 21; 13(1):10059. doi: 10.1038/s41598-023-37278-8.

 

Bệnh khảm lá sắn do bọ phấn trắng truyền “begomoviruses”, mà chúng xuất hiện theo kiểu “co-infections” (đồng xâm nhiễm). Hai siêu vi này có genome kiểu “bipartite” (lưỡng cực); genomes có DNA-A và DNA-B that được gói trong những virions riêng biệt. Từng siêu vi xuất hiện trong cây sắn và vector “bọ phấn trắng” xuất hiện thành những quần thể chứa cả hai “segments” của hệ gen nói trên, chúng có thể xuất hiện ở nhiều tần suất khác nhau. Cả hai “segments” đều cần để sự nhiễm bệnh diễn ra, chúng phải được truyền đi để siêu vi lan rộng trên đồng sắn. Cây sắn bị nhiễm bệnh với “African cassava mosaic virus”, viết tắt là ACMV và/hoặc East African cassava mosaic Cameroon virus, viết tắt là EACMCV, trong đó, tỷ lệ giữa “DNA-A:DNA-B titers” khác nhau hoàn toàn giữa từng cây sắn, người ta sử dụng giá trị ấy để xem xét làm thế nào titers của hai “segments” trong cây sắn liên quan đến xác suất gây bệnh tương ứng của bọ phấn trắng; làm thế nào những titers của mỗi “segment” nhiễm bệnh được; sau đó, bọ phấn trắng mang nguồn bệnh này lan truyền trên đồng ruộng trồng sắn. Xác suất lây bệnh của mỗi “segment” của quần thể siêu vi Châu Phi ACMV không phản ánh được titers tương thích của chúng trong nguồn sắn bị bệnh này, nhưng quần thể siêu vi Cameroon EACMCV phản ánh rõ ràng điều đó. Tuy nhiên cả hai siêu vi biểu hiện tỷ lệ DNA-A:DNA-B bệnh lý do bọ phấn trắng mang đến khác biệt nhau tùy theo nguồn cây bệnh  và tỷ lệ truyền bệnh bởi bọ phấn trắng không khác với tỷ lệ có xác suất cao nhất lây nhiễm cả hai segments.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37344614/

 

Yếu tố phiên mã MebHLH18 và tính chống chịu của cây sắn

 Yếu tố phiên mã MebHLH18 và tính chống chịu của cây sắn

Nguồn: Wenbin Liao, Jie Cai, Haixia Xu, Yilin Wang, Yingjie Cao, Mengbin Ruan, Songbi Chen, Ming Peng. 2023. The transcription factor MebHLH18 in cassava functions in decreasing low temperature-induced leaf abscission to promote low-temperature tolerance. Front Plant Sci.; 2023 Feb 13; 13:1101821. 

 

Gốc ô xi tự do ROS (reactive oxygen species) là tín hiệu điều tiết sự rụng lá sắn khi phản ứng với stress. Tương quan giữa chức năng của yếu tố phiên mã của hệ gen cây sắn bHLH và sự rụng lá sắn khi phản ứng với stress nhiệt độ lạnh chưa được biết rõ. Ở đây, người ta ghi nhận MebHLH18, một yếu tố phiên mã (transcription factor: TF), có trong sự điều tiết rụng lá sắn khi bị kích thích bởi nhiệt độ lạnh. Biểu hiện của gen MebHLH18 mã hóa TF này gắn với sự rụng lá bởi nhiệt độ lạnh rất có ý nghĩa và mức độ của POD (peroxidase). Khi trời lạnh, mức độ các phân tử ROS của các giống sắn khác nhau biểu hiện rất khác biệt trong tiến trình rụng lá sắn bởi nhiệt độ thấp. Chuyển nạp gen cây sắn cho kết quả biểu hiện mạnh mẽ gen MebHLH18 giảm xuống đáng kể tỷ lệ lá rụng do nhiệt độ lạnh. Đồng thời, biểu hiện có tính chất tích hợp ấy đã làm tăng tỷ lệ lá rụng trong những điều kiện như nhau. Phân tích gốc ô xi tự do ROS cho thấy có một mối quan hệ giữa sự giảm tỷ lệ rụng lá bởi trời lạnh do gen MebHLH18 biểu hiện tốt và sự tăng lên của hoạt động chống ô xi hóa (antioxidant activity). Áp dụng GWAS, người ta thấy rằng có tương quan giữa biến dị tự nhiên của vùng promoter thuộc gen MebHLH18 và sự rụng lá bởi nhiệt độ lạnh. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu còn ghi nhận có sự thay đổi của biểu hiện gen MebHLH18 bởi một biến thể của một nucleotide trong vùng promoter của gen đích. Sự biểu hiện rất cao của gen MebHLH18 dẫn đến sự gia tăng đáng kể hoạt động POD. Hoạt động POD gia tăng làm giảm đi sự tích tụ ROS ở nhiệt độ lạnh và tỷ lệ là sắn rụng cũng giảm. Như vậy, biến dị tự nhiên này ở vùng promoter của gen MebHLH18 làm tăng mức độ antioxidant khi xử lý lạnh và làm chậm lại diễn biến rụng lá bởi trời lạnh.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36860206/

 

Hình: Mức độ các ROSs (reactive oxygen scavengers) khác biệt có ý nghĩa trong các giống sắn về ty63 lệ lá rụng bởi trời lạnh. Hoạt tính của (A–C) Peroxidase (POD) (A), Superoxide dismutase (SOD) (B) và Catalase (CAT) (C) trong cây sắn khi trời lạnh. Chữ viết tắt CK-L: Leaf control; LT-L: Leaf treated at 4°C for 24 hours; CK-R: root control; LT-R: root treated at 4°C for 24 hours. Giá trị biểu hiện là mean ± standard error (n=40).