OsNAC120 làm cân bằng giữa tăng trưởng và tính trạng chịu hạn của cây lúa

 OsNAC120 làm cân bằng giữa tăng trưởng và tính trạng chịu hạn của cây lúa

Nguồn: Zizhao Xie, Liang Jin, Ying Sun, Chenghang Zhan, Siqi Tang, Tian Qin, Nian Liu, Junli Huang. 2024. OsNAC120 balances plant growth and drought tolerance by integrating GA and ABA signaling in rice. Plant Commun.; 2024 Mar 11; 5(3):100782. doi: 10.1016/j.xplc.2023.100782.

 

Tác độ tương hỗ giữa sự truyền tín hiệu của gibberellin (GA) và abscisic acid (ABA) rất cần thiết cho việc giữa cân bằng của tăng trưởng và thích nghi của cây với stress ngoại cảnh. Tuy nhiên, cơ chế phân tử của sự đối kháng với nhau như vậy vần còn mù mờ. Trong nghiên cứu này, tác giả nhận thấy rằng  knockout gen OsNAC120 mã hóa yếu tố phiên mã TFs như NAC (NAM, ATAF1/2, CUC2) ức chế tăng trưởng của cây nhưng lại tăng cường tính trạng chống chịu khô hạn, trong khi đó, sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsNAC120 sản sinh ra kết quả ngược lại. Hàm lượng GA ngoại sinh có thể cứu được kiểu hình “semi-dwarf” (nửa lùn)  của giống lúa đột biến osnac120, và kết quả nghiên cứu sâu hơn cho thấy OsNAC120 làm tăng hoạt sinh tổng hợp GA thông qua kích thích phiên mã của gen OsGA20ox1 và OsGA20ox3. Protein DELLA có tên là SLENDER RICE1 (SLR1) tương tác với OsNAC120 và cản trở khả năng giao dịch của nó, nghiệm thức xử lý GA có thể làm mất sự kiện ức chế hoạt động giao dịch này bởi SLR1. Trái lại, OsNAC120 điều tíết một cách tiêu cực tính chống chịu khô hạn của cây lúa bởi ức chế sự đóng lại khí khổng kích thích do  ABA. Điều tra cơ học cho thấy OsNAC120 ức chế sinh tổng hợp ABA thông qua ức chế có tính chất phiên mã của gen liên quan đến sinh tổng hợp ABA, đó là OsNCED3 và OsNCED4. Protein KINASE 9 (OsSAPK9) bị kích hoạt bởi OSMOTIC STRESS/ABA tương tác theo hoạt động lý học với OsNAC120 và đóng vai trò trung gian cho phosphoryl hóa của nó, điều này làm cho OsNAC120 bị suy thoái. Nghiệm thức xử lý ABA làm tăng nhanh sự suy thoái OsNAC120 và làm giảm hoạt động giao dịch của nó. Kết quả nay minh chứng OsNAC120 có vai trò tích cực trong cân bằng tăng trưởng trên cơ sở GA với chống chịu khô hạn  bởi ABA của cây lúa. Kết quả giúp chúng ta hiểu được cơ chế đánh đổi giữa tăng trưởng thực vật và chống chịu stress; thao tác công nghệ di truyền kháng stress, năng suất cao.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38148603/

Gen OsLRR-RLP2 điều tiết tính trạng miễn nhiễm với nấm Magnaporthe oryzae trong cây lúa loại hình japonica

 Gen OsLRR-RLP2 điều tiết tính trạng miễn nhiễm với nấm Magnaporthe oryzae trong cây lúa loại hình japonica

Nguồn: Hyo-Jeong Kim, Jeong Woo Jang, Thuy Pham, Van Tuyet, Ji-Hyun Kim, Chan Woo Park, Yun-Shil Gho, Eui-Jung Kim, Soon-Wook Kwon, Jong-Seong Jeon, Sun Tae Kim, Ki-Hong Jung, Yu-Jin Kim. 2024. OsLRR-RLP2 Gene Regulates Immunity to Magnaporthe oryzae in Japonica Rice. Int J Mol Sci.; 2024 Feb 12; 25(4):2216. doi: 10.3390/ijms25042216.

 

Lúa là loài mễ cốc quan trọng trên thế giới, tăng trưởng của lúa bị ảnh hưởng bởi bệnh đạo ôn, do nấm Magnaporthe oryzae. Biến đổi khí hậu làm thay đổi sự đa dạng của pathogens, gen kháng bệnh (R genes) phải được phân lập chính xác. Các gen chủ lực kháng bệnh đạo ôn được phân lập trên loài phụ indica; do đó, giống lúa thuộc loại phu japonica có gen R hiện nay cần được xác định. Bởi vì protein thuộc LRR domain (leucine-rich repeat) có đặc điểm của gen R, cho nên, tác giả sử dụng phân tích tin sinh học để xác định những “LRR domain” ứng cử viên có bản chất receptor-like proteins (OsLRR-RLPs). Gen OsLRR-RLP2, có 6 LRR domains, biểu thị khác biệt trong chuỗi trình tự DNA, bao gồm 43 chỉ thị phân tử SNPs trong indica và japonica subpopulations. Kết quả phân tích chủng bệnh M. oryzae cho thấy giống lúa thuộc indica có sự kiện “partial deletion” của gen OsLRR-RLP2, dẫn đến kết quả nhiễm bệnh, trong khi giống lúa thuộc japonica, có gen OsLRR-RLP2 nguyên vẹn dẫn đến kết quả kháng bệnh. Đột biến oslrr-rlp2, được phát sinh thông qua hệ thống CRISPR)/ Cas9, biểu hiện gia tăng tính nhiễm pathogen, trong khi đó, cây lúa có biểu hiện mạnh mẽ gen này biểu hiện tính kháng pathogen. Kết quả cho thấy gen OsLRR-RLP2 liên quan đến tính kháng của cây lúa, gen OsLRR-RLP2 có thể hữu ích để cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38396893/

 

Chỉ số đường huyết [Glycemic Index: GI] của giống lúa Italian, loài phụ japonic

 Chỉ số đường huyết [Glycemic Index: GI] của giống lúa Italian, loài phụ japonic

Nguồn: Filip Haxhari, Francesco Savorani, Mariangela Rondanelli, Enrico Cantaluppi, Luigi Campanini, Edoardo Magnani, Cinzia Simonelli, Gentian Gavoci, Alessandro Chiadò, Mattia Sozzi, Nicola Cavallini,  Angelica Chiodoni, Clara Gasparri, Gaetan Claude Barrile, Alessandro Cavioni, Francesca Mansueto, Giuseppe Mazzola, Alessia Moroni, Zaira Patelli, Martina Pirola, Alice Tartara, Davide Guido, Simone Perna, Roberto Magnaghi. 2024. Endosperm structure and Glycemic Index of Japonica Italian rice varieties. Front Plant Sci.; 2024 Jan 5: 14:1303771. doi: 10.3389/fpls.2023.1303771.

 

Người ta cho rằng gạo đóng vai trò chủ chốt trong lương thực của dân số toàn cầu và với chẩn đoán bệnh nhân mắc bệnh đái tháo đường ngày càng tăng, mục tiêu trong nghiên cứu cải tiến di truyền được đặt ra nhằm xác định giống lúa có chỉ số đường huyết thấp (low GI). Điều này cần phải thực hiện mà vẫn duy trì được phẩm chất hạt gạo.

 

25 giống lúa Italian được định tính bằng cách đo chỉ số GI "in vivo", cùng với 29 giống Italian và không phải Italian khác được người ta nghiên cứu nhằm đánh giá cấu trúc bên trong hạt thông qua kỹ thuật Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). Sử dụng thuật toán được phát triển đặc biệt (ad-hoc developed algorithm), đặc điểm hình thái được lấy ra từ kết quả chụp ảnh FESEM, rồi được kiểm tra bằng phương pháp phân tích đa biến.

 

Kết quả có biến thiên rất lớn về giá trị GI (49 đến 92 đối với glucose), cũng như đặc điểm hình thái của nội nhũ hạt gạo. Theo kết quả phần trăm độ xốp (pority) người ta phần biệt các giống lúa có tinh thể hạt (< 1.7%), nhóm gạo thường dùng làm món ăn risotto (> 5%), và gạo nhóm ba có đặc điểm trung gian. Giống lúa dẽo cơm (waxy rice) không đồng nhất về mức độ xốp, nhưng chúng có chung đặc điểm độ lệch tâm của hạt tinh bột thấp. Dựa vào đặc điểm hình thái học, giống lúa có GI thấp (<55) dường như có đặc điểm hạt tinh bột to và giá trị độ xốp thấp (porosity). Dữ liệu này chứng minh được sự đa dạng của canh tác lúa ở Ý, mang lại thông tin có ích cho chương trình cải tiến giống lúa trong tương lai, tìm thấy được cấu trúc của  nội nhũ, đặc điểm cụ thể của mỗi giống khác nhau.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38250450/

Chấp nhận của người tiêu dùng Việt Nam về công nghệ chỉnh sửa gen

 Chấp nhận của người tiêu dùng Việt Nam về công nghệ chỉnh sửa gen

Nguồn: Nguyen Thi Hao, Seifeddine Ben Taieb, Masahiro Moritaka, Susumu Fukuda. 2024. Consumer acceptance and valuation of quality-improved food products derived by genome editing technology. A case study of rice in Vietnam. Agribusiness; First published: 15 March 2024; https://doi.org/10.1002/agr.21929

 

Không giống như biến đổi gen, công nghệ chỉnh sửa hệ gen (genome editing: GE) có thể được sử dụng để mang lại kết quả không có transgene, mà điều này là một khía cạnh quan trọng trong tăng cường sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với thực phẩm GE. Hơn nữa, với sự ra đời của hệ thống CRISPR/Cas9, nó trở nên đặc biệt đối với những công cụ trong chỉnh sửa gen, GE trờ thành công nghệ áp dụng đầy tiềm năng phục vụ cải tiến giống cây trồng để sáng tạo ra nhiều tính trạng mong muốn đa dạng, đặc biệt là tính trạng phục vụ nhu cầu người tiêu dùng như phẩm chất nông sản và dinh dưỡng. Người ta hi vọng rằng chợ bán thực phẩm GE sẽ vượt qua được thành kiến về thực phẩm GMO. Mặc dù một vài sản phẩm GE đã và đang được tiếp thị, nhưng người ta vẫn phải nghiên cứu đánh giá sự chấp nhận của người tiêu dùng và đánh giá thực phẩm GE so sánh với thực phẩm GMO và thực phẩm truyền thống. Tuy những nghiên cứu tập trung chủ yếu vào tính trạng gắn với hiệu quả canh tác, nhưng người ta vẫn không biết người tiêu dùng thích cái gì.

 

Ở đây chỉ ra rằng người tiêu dùng đánh giá thực phẩm GE cao hơn một chút so với thực phẩm GMO, người tiêu dùng hi vọng giá rẻ hơn đối với  thực phẩm GE. Áp dụng chỉnh sửa gen đối với các tính trạng nhắm đến người tiêu dùng còn có tiềm năng tích cực hợn xét theo sự chấp nhận. Nghiên cứu này được tiến hành nhằm đánh giá sự chấp nhận của người tiêu dùng và đánh giá chất lượng sản phẩm GE nhắm đến người tiêu dùng. Chúng tôi xác định các yếu tố quyết định và dự đoán thái độ sẵn sàng trả tiền mua gạo GE với giá cao hơn so với GMO và gạo truyền thống bằng cách sử dụng phương pháp định giá ngẫu nhiên giới hạn kép theocác phương pháp xử lý thông tin khác nhau. Thực hiện điều tra tại Việt Nam, nơi mà người tiêu dùng chưa thể hiện thông tin về chỉnh sửa gen thông qua truyền thông xã hội; điều đó có thể dẫn đến quan đểm thiên vị (biased perspective). Bối cảnh như vậy khá lý tưởng để nghiên cứu ảnh hưởng của cung cấp thông tin trong giai đoạn giới thiện sản phẩm GE ra thị trường. Kết quả chính gợi ra rằng người tiêu dùng sẽ chấp nhận rộng rãi sản phẩm GE chất lượng tốt đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng, cũng như ảnh hưởng tích cực của thông tin chuyên sâu (in-depth information provision) về chấp nhận của người tiêu dùng. [EconLit Citations: Q10: Agriculture: General].

 

Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/agr.21929

GWAS xác định gen Pb4 điều khiển tính kháng bệnh đạo ôn lúa; mã hóa kinase ở thành tế bào

 GWAS xác định gen Pb4 điều khiển tính kháng bệnh đạo ôn lúa; mã hóa kinase ở thành tế bào

Nguồn: Yunxin Fan, Lu Ma, Xiaoqian Pan, Pujiang Tian, Wei Wang, Kunquan Liu, Ziwei Xiong, Changqing Li, Zhixue Wang, Jianfei Wang, Hongsheng Zhang, Yongmei Bao. 2024. Genome-Wide Association Study Identifies Rice Panicle Blast-Resistant Gene Pb4 Encoding a Wall-Associated Kinase. Int J Mol Sci.; 2024 Jan 9; 25(2):830. doi: 10.3390/ijms25020830.

 

Đạo ôn lúa là một trong những bệnh có sức tàn phá lớn nhất, gây ra giảm sản lượng lượng ở quy mô toàn cầu. Phát triển và sử dụng giống kháng bệnh được chứng minh là phương pháp tiếp cận có hiệu quả và rẻ tiền nhất để quản lý bệnh đạo ôn.

 

Tuy nghiên, do áp lực của môi trường và tính chọn lọc của pathogen rất mãnh liệt, cho nên tính kháng này nhanh chóng bị phá vỡ, và các gen kháng ổn định đang được khám phá thêm. Theo nghiên cứu này, một gen mới bắn với kinase thành tế bào (WAK), gen Pb4, điều khiển tính kháng bệnh đạo ôn lúa, được người ta phân lập thành công thông qua GWAS – sử dụng 249 mẫu giống lúa khác nhau. Pb4 bao gồm peptide tín hiệu có đầu N, domain mang tính chất ngoại bào GUB, domain EGF, domain EGF-Ca2+, và domain “protein kinase” có tên Ser/Thr. Domain ngao5i bào (GUB domain, EGF domain, và EGF-Ca2+ domain) của Pb4 có thể tương tác với domain ngoại bào CEBiP. Thêm vào đó, biểu hiện của nó bị kích hoạt bởi chitin và polygalacturonic acid. Hơn nữa, cây lúa transgenic biểu hiện mạnh mẽ gen Pb4 sẽ làm tăng cường tính kháng bệnh đạo ôn.

 

Tóm lại, nghiên cứu đã xác định được một gen kháng đạo ôn mới có tên là  Pb4, và cung cấp cơ sở lý luận để chúng ta hiểu rõ vai trò của  WAKs trong việc trung gian của tính kháng cây lúa  đối với bệnh đạo ôn.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38255904/

 

Tích hợp gen kháng rầy nâu trong điều kiện biến đổi khí hậu

 Tích hợp gen kháng rầy nâu trong điều kiện biến đổi khí hậu

Nguồn: Chih-Lu Wang, Pei-Qi Luo, Fang-Yu Hu, Yi Li, Chang-Lin Sung, Yun-Hung Kuang, Shau-Ching Lin, Zhi-Wei Yang, Charng-Pei Li, Shou-Horng Huang, Sherry Lou Hechanova, Kshirod K Jena, Chia-Hung Hsieh, Wen-Po Chuang. 2024. Pyramiding BPH genes in rice maintains resistance against the brown planthopper under climate change. Pest Manag Sci.; 2024 Apr; 80(4):1740-1750. doi: 10.1002/ps.7902.

 

Rầy nâu (BPH) có tên khoa học Nilaparvata lugens là đối tượng gây hại chính cho sản xuất lúa ở châu Á, làm thiệt hại năng suất rất lớn. Tích hợp (pyramiding) nhiều gen kháng BPH với tính trạng kah1ng đa dạng vào giống lúa trồng cao sản là chiến lược vô cùng hiệu quả để quản lý sâu hại này. Tuy nhiên, phản ứng của tổ hợp “pyramiding” như vậy với thay đổi của môi trường  vẫn chưa được biết rõ. Nhằm khắc phục lổ trống này, người ta tiến hành thực hiện 3 dòng lúa pyramiding (BPH2 + 32, BPH9 + 32, and BPH18 + 32) trong ngữ cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu, đảm bảo tương tác giữa cây lúa và rầy nâu N. lugens đầy đủ. Sau đó, người ta thiết kế 3 nghiệm thức môi trường [30/25 °C (ngày/đêm) với nồng độ CO2 là 500 ppm, 32/27 °C (ngày/đêm) với nồng độ CO2 600 ppm, và 35/30 °C (ngày/đêm) với nồng độ CO2 là 1000 ppm].

 

Tất cả 3 dòng lúa tích hợp gen kháng duy trì được tính tráng rầy nâu trong 3 nghiệm thức nói trên. Đặc biệt là, dòng lúa BPH18 + 32 biểu hiện ảnh hưởng antibiotic (kháng sinh) và antixenosis (kháng hóa sinh) chống lại N. lugens. Bên cạnh đó dòng lúa BPH18 + 32 phục hồi chồi thân tốt hơn trong khi bị rầy nâu xâm nhiễm, trong khi hiệu suất của 2 dòng lúa tích hợp được chọn khác biến thiên di truyền. Mặc dù gen BPH2, BPH9, và BPH18 đặc trưng cho 3 alen ở cùng một locus, nhưng mức độ kháng của chúng với N. lugens có thể khác nhau trong những kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau, minh chứng bởi hiệu suất của rầy nâu trên 3 dòng lúa pyramiding này.

 

Kết quả chỉ ra rằng tất cả 3 dòng lúa tích hợp gen kháng được khảo nghiệm duy trì được tính kháng côn trùng của chúng đối diện với các kịch bản biến đổi khí hậu. Tuy vậy, những dòng lúa này biểu hiện  phản ứng xua đuôi rất khác nhau và khả năng phục hồi khi phản ứng với biến đổi khí hậu cũng khác nhau. Do đó, tổ hợp các gen “pyramiding” cần được xem xét trong cải tiến giống lúa cao sản kháng rầy của tương lai.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38015011/

Gạo tăng cường sinh học nhằm chống lại sự thiếu hụt Vitamin B1

 Gạo tăng cường sinh học nhằm chống lại sự thiếu hụt Vitamin B1

Vitamin B1 là một vi chất dinh dưỡng cần thiết cho con người. Sự thiếu hụt của nó là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh về hệ thần kinh và tim mạch. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Geneva (UNIGE), phối hợp với các nhóm tại ETH Zurich và Đại học Quốc gia Chung Hsing (NCHU) của Đài Loan, đã đạt được tiến bộ đáng kể trong cuộc chiến chống lại tình trạng thiếu vitamin B1, thường liên quan đến chế độ ăn chủ yếu là gạo. Bằng cách nhắm mục tiêu cụ thể vào các mô nuôi dưỡng của hạt gạo, các nhà khoa học đã thành công trong việc tăng đáng kể hàm lượng vitamin B1 mà không ảnh hưởng đến năng suất nông nghiệp. Những kết quả này, được đăng trên Tạp chí Công nghệ sinh học thực vật, có thể giúp giải quyết một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn ở những vùng coi gạo là lương thực chính.

 

Hầu hết các loại vitamin cơ thể con người không thể tự sản xuất được mà phải được cung cấp qua chế độ ăn uống. Khi chế độ ăn uống đa dạng, nhu cầu vitamin thường được đáp ứng. Nhưng ở những cộng đồng nơi ngũ cốc như gạo là nguồn thực phẩm chính hoặc thậm chí là duy nhất thì tình trạng thiếu hụt là phổ biến. Điều này đặc biệt đúng với vitamin B1 (thiamine), sự thiếu hụt chất này sẽ gây ra nhiều bệnh về thần kinh và tim mạch.

 

Vitamin B1 trong gạo bị mất đi trong quá trình chế biến

 

Lúa là cây trồng chủ yếu của một nửa dân số thế giới, đặc biệt ở các nước nhiệt đới ở châu Á, Nam Mỹ và châu Phi. Hạt gạo có hàm lượng vitamin B1 thấp và các bước chế biến như đánh bóng (tức là loại bỏ cám bằng cách mài các lớp ngoại vi) thậm chí còn làm giảm hàm lượng vitamin B1 hơn nữa, chiếm tới 90%. Điều này làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu hụt mãn tính.

 

Phòng thí nghiệm của Teresa Fitzpatrick, Giáo sư tại Khoa Khoa học Thực vật tại Khoa Khoa học UNIGE, chuyên về quá trình sinh tổng hợp và phân hủy vitamin ở thực vật. Nhóm của bà, phối hợp với một nhóm từ ETH Zurich và NCHU của Đài Loan, tập trung vào việc cải thiện hàm lượng vitamin B1 trong nội nhũ của gạo, tức là mô nuôi dưỡng tạo nên phần lớn hạt.

 

“Những nỗ lực trước đây của các nhóm khác đã thành công trong việc tăng hàm lượng vitamin B1 trong lá và cám - lớp ngoài của hạt gạo - nhưng không thành công trong hạt gạo ăn liền. Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đặc biệt nhắm mục tiêu tăng hàm lượng vitamin B1 trong nội nhũ”, Teresa Fitzpatrick, tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích.

 

Các nhà khoa học đã tạo ra các dòng lúa biểu hiện gien cô lập vitamin B1 một cách có kiểm soát trong các mô nội nhũ. Sau khi trồng trong nhà kính, thu hoạch và đánh bóng hạt gạo, họ nhận thấy hàm lượng vitamin B1 trong hạt gạo từ những dòng này tăng lên. Sau đó, các dòng này được gieo hạt trên một cánh đồng thí nghiệm ở Đài Loan và được trồng trong vài năm.

 

Từ quan điểm nông học, các đặc điểm được phân tích là giống nhau đối với cả cây lúa biến đổi gien và không biến đổi gien. Chiều cao cây, số thân trên cây, trọng lượng hạt và khả năng sinh sản đều tương đương nhau. Mặt khác, hàm lượng vitamin B1 trong hạt gạo sau giai đoạn đánh bóng được nhân lên gấp 3 đến 4 ở các dòng cải tiến. Do đó, sự biến đổi này cho phép tích lũy vitamin B1 mà không ảnh hưởng đến năng suất.

 

“Hầu hết các nghiên cứu thuộc loại này được thực hiện với cây trồng trong nhà kính. Thực tế là chúng tôi có thể phát triển các dòng của mình trong điều kiện thực tế, rằng sự biểu hiện của gien biến đổi ổn định theo thời gian mà không có bất kỳ đặc tính nông học nào bị ảnh hưởng là điều rất hứa hẹn,” Giáo sư Wilhelm Gruissem nói.

 

Một bát gạo nặng 300 gam từ loại gạo này cung cấp khoảng 1/3 lượng vitamin B1 được khuyến nghị hàng ngày cho người lớn. Bước tiếp theo hướng tới mục tiêu tăng cường vitamin B1 cho cây trồng sinh học sẽ là theo đuổi phương pháp này trên các giống thương mại.

 

Lê Hồng Vân - Mard, theo sciencedaily

Cơ sở dữ liệu phân tích sự đáp ứng với biến đổi khí hậu về phẩm chất hạt của 48 giống lúa Nhật tương phản với tính trạng chống chịu nóng

 Cơ sở dữ liệu phân tích sự đáp ứng với biến đổi khí hậu về phẩm chất hạt của 48 giống lúa Nhật tương phản với tính trạng chống chịu nóng

Nguồn: Hitomi Wakatsuki, Takahiro Takimoto, Yasushi Ishigooka, Motoki Nishimori, Mototaka Sakata, Naoya Saida, Kosuke Akagi, David Makowski, Toshihiro Hasegawa. 2024. A dataset for analyzing the climate change response of grain quality of 48 Japanese rice cultivars with contrasting levels of heat tolerance. Data Brief.; 2024 Mar 28: 54:110352. doi: 10.1016/j.dib.2024.110352. 

 

Biến đổi khí hậu có tác động lớn đến phẩm chất biểu hiệu bên ngoài hạt gạo; đặc biệt là, nhiệt độ cao khi lúa tích lũy chất khô (lúa vào chắc) làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng, làm giảm giá trị thương phẩm của hạt gạo trên thị trường. Giống chống chịu nóng đã và đang được lai tạo – phóng thích ra sản xuất, làm giảm tỷ lệ gạo bạc ụng và cải tiến phẩm chất hạt trong điều kiện nhiệt độ nóng, nhưng khả năng của giống có tính trạng bạc bụng giảm chưc từng được chúng minh đầy đủ vì thiếu cơ sở dữ liệu tích hợp. Ở đây, người ta tiến hành lập một cơ sở dữ liệu thu thập từ nhiều nguồn nghiên cứu hàn lâm có hệ thống, từ nguồn dữ liệu sẵn có mang tính công khai, đối với phân tích di truyền số lượng về tác động của yếu tố khí tượng trên phẩm chất biểu hiện hạt gạo bên ngoài với nhiều mức độ tương phản về chống chịu nóng khác nhau. Cơ sở dữ liệu này bao gồm 1302 số quan sát trên đồng ruộng về tỷ lệ hạt bạc bụng (%) – tính trạng cần thiết ảnh hưởng đến độ nhạy cảm của kiểu dạng hạt thóc đối với shocks nhiệt độ - 48 giống lúa trồng biểu hiện 5 mức độ chịu nhiệt khác nhau (heat-tolerant ranks: HTRs) lấy từ 44 ruộng thí nghiệm trên Nhật Bản. Cơ sở dữ liệu này còn bao gồm giá trị của những biến số chủ chốt về khí tượng trong suốt giai đoạn hạt vào chắc, ví dụ giá trị trung bình tích hợp của nhiệt độ không khí trên ngưỡng nhiệt cho phép (threshold temperature: TaHD), trung bình bức xạ mặt trời, trung bình ẩm độ tương đối suốt 20 sau sau khi trổ bông, thu thập số liệu của trạm khí tượng hàng ngày với giá trị “1-km resolution” do “Tổ chức Nghiên cứu Lương Nông Quốc Gia”. Bộ cơ sở dữ liệu này bao gốm tất cả giống lúa thương mại của Nhật tại nhiều điều kiện canh tác khác nhau. Đây là nguồn tư liệu hữu ích để phân tích tác động của biến đổi khí hậu trên phẩm chất nông sản và đánh giá hiệu quả của cải tiến di truyền giống lúa chống chịu nóng. Giá trị cu3a nó đã được công bố trên tạp chí khoa học có tựa đề "Effectiveness of heat tolerance rice cultivars in preserving grain appearance quality under high temperatures - A meta-analysis", cơ sở dữ liệu đã được sử dụng  để phát triển mô phỏng thống kê  định lượng những ảnh hưởng của nhiệt độ cao đối với phẩm chất hạt như một chức năng của giống lúa chống chịu nóng.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38595907/

Than sinh học tác động đến phát thải khí CO2, CH4, và tích tụ cadmium trong cây lúa trên đất bị nhiễm Cd: kết quả “META-analysis”

 Than sinh học tác động đến phát thải khí CO2, CH4, và tích tụ cadmium trong cây lúa trên đất bị nhiễm Cd: kết quả “META-analysis”

Nguồn: Muhammad Athar Khaliq, Ibtisam Mohammed Alsudays, Haifa Abdulaziz Sakit Alhaithloul, Muhammad Rizwan, Jean Wan Hong Yong, Shafeeq Ur Rahman, Muhammad Sagir, Safdar Bashir, Habib Ali, Zuo Hongchao. 2024. Biochar impacts on carbon dioxide, methane emission, and cadmium accumulation in rice from Cd-contaminated soils; A meta-analysis. Ecotoxicol Environ Saf.; 274:116204. doi: 10.1016/j.ecoenv.2024.116204. 

 

Biến đổi khí hậu và tạp nhiễm bởi cadmium (Cd) là mối đe dọa cực trọng đến sản lượng lúa gạo và an ninh lương thực. Than sinh học BC (biochar) có mặt như một sự cải tạo đất đầy hứa hẹn để giảm thiểu những thách thức như vậy. Muốn nghiên cứu các ảnh hưởng BC trên ruộng lúa đối với phát thải khí nhà kính (GHG), khả năng sinh dụng của Cd (bioavailability), và sự tích tụ Cd, người ta tiến hành phương pháp meta-analysis của cơ sở dữ liệu được công bố từ năm 2000 đến 2023. Phần mềm Data Manager 5.3 và GetData plot Digitizer được sử dụng để thu thập và  sử lý dữ liệu cho các thông số cần có được. Kết quả cho thấy có sự gia tăng đáng kể (18%) trong pH đất có bón bùn thải chứa than sinh học BC, trong khi đó có 9% tăng trong đất carbon hữu cơ (soil organic carbon: SOC) bằng dăm tre BC. Giảm đáng kể tỷ trọng biểu kiến đất (8%), nhưng không có ảnh hưởng nào khác được nhận biết  đối với độ xốp của đất (soil porosity), ngoại trừ nghiệm thức BC tro lúa mì, nó làm giảm độ xốp xuống 6%. Than sinh học từ bùn thải (sewage sludge) và dăm tre (bamboo chips) làm giảm đáng kể carbon dioxide (CO2) còn 7-8%, trong khi đó, chất thải sinh học đô thị làm giảm phát thải khí methane (CH4) 2%. Nghiên cứu tình huống về kim loại nặng, vỏ hạt của cây hướng dương và vỏ trấu hạt thóc làm BC đã có kết quả giảm đáng kể  hàm lượng Cd khả dụng trong đất lúa là 24% (Hướng dương) và 12% (vỏ trấu), theo thứ tự. Hấp thu Cd của rễ lúa trở nên thấp hơn bởi gia tăng bón BC từ nguyên liệu tro bếp (22%), vỏ hạt đậu phụng (21%), cùi bắp (15%). Tương tự, BC từ que bông, tro bếp, vỏ hạt đậu phụng,  và vỏ trấu ức chế chuyển vị Cd từ rễ lúa lên chồi thân là 22%, 27%, 20%, và 19%, theo thứ tự, trong khi đó, BC từ mạt cưa và vỏ trấu rất hiệu quả trong việc làm giảm tích tụ Cd trong hạt tgạo là 25% và 13%. Liên quan đến năng suất, BC từ nguồn que bông làm tăng đáng kể năng suất là 37% trong ruộng lúa bị tạp nhiễm Cd. Kết quả “meta-analysis” minh chứng được thanh sinh học BC là một chiến lược hiệu quả và đa hướng phục vụ canh tách lúa bền vững và chống chịu bằng cách làm thấp phát thải nhà kính và làm giảm tích tụ Cd đồng thời làm tăng năng suất lúa trước biến đổi khí hậu đang đe dọa thế giới.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38489905/

Giảm thiểu tình trạng thiếu lân qua trung gian “Strigolactone GR24” thông qua bệnh nấm rễ của canh tác lúa hiếu khí

 Giảm thiểu tình trạng thiếu lân qua trung gian “Strigolactone GR24” thông qua bệnh nấm rễ của canh tác lúa hiếu khí

Nguồn: Debasis Mitra, Periyasamy Panneerselvam, Parameswaran Chidambaranathan, Amaresh Kumar Nayak, Ankita Priyadarshini, Ansuman Senapati, Pradeep Kumar Das Mohapatra. 2024. Strigolactone GR24-mediated mitigation of phosphorus deficiency through mycorrhization in aerobic rice. Curr Res Microb Sci.; 2024 Mar 5: 6:100229. doi: 10.1016/j.crmicr.2024.100229. 

 

Strigolactones (SLs) là một lớp phân loại mới của hormones thực vật, chúng đóng vai trò rất có ý nghĩa trong điều tiết nhiều  lĩnh vực khác nhau của tăng trưởng thực vật, chống chịu stress và có ảnh hưởng nhất định đến microbiome ở vùng rễ. GR24 là một đồng phân của SL tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu để tìm hiểu ảnh hưởng của  SL đối với thực vật và hoạt động như promoter tăng trưởng thực vật. Nghiên cứu này nhắm đến mục đích thực hiện thăm dò trong hạt lúa với các nghiệm thức “nồng độ” khác nhau của GR24 (0.1, 0.5, 1.0, 5.0 và 10.0 µM) có và không có chủng nấm AMF [arbuscular mycorrhizal fungi] trong các giống lúa tuyển chọn (CR Dhan 201, CR Dhan 204, CR Dhan 205, và CR Dhan 207), Kasalath-IC459373 (P-tolerant check), và IR-36 (P-susceptible check) trong điều kiện thiếu lân để biết được  sự tăng cường về tăng trưởng và ảnh hưởng dò tìm (priming effects) của nấm gây bệnh trên rễ. Kết quả  cho thấy “seed priming” (dò tìm trong hạt thóc) với liều lượng 5.0 µM SL GR24 làm tăng cường hiệu suất của nấm gây bệnh rễ lúa đối với giống lúa CR Dhan 205 (88.91 %), theo sau là giống CR Dhan 204 và 207, bảo tử của chủng nấm AMF trong giống lúa CR Dhan 201 (31.98 bào tử / 10 gm đất) và giống CR Dhan 207 (30.29 bào tử / 10 g đất), theo sự tăng trưởng cây lúa. Kết quả thấy rằng giống lúa phản ứng mạnh là CR Dhan 207, theo sau là CR Dhan 204, 205, 201, và Kasalath IC459373 biểu hiện hấp thu lân cao hơn đối chứng, và nghiệm thức xử lý AMF với nồng độ  5.0 µM SL GR24 giống lúa CR Dhan 205 thoe sau là giống CR Dhan 207 và 204 biểu hiện hiệu suất đạt cao nhất xét theo tăng trưởng của cây lúa, hàm lượng diệp lục, và các đặc tính chức năng khác của đất, như hoạt động acid hóa và kiềm hóa bởi men phosphatase, carbon sinh khối của vi sinh MBC (soil microbial biomass carbon), hoạt tính men dehydrogenase (DHA), và hoạt tính của fluorescein diacetate (FDA). Tổng hợp lại, can thiệp của AMF với SL GR24 làm gia tăng đáng kể mức tăng trưởng thực vật, hoạt tính enzyme trong đất, và khả năng hấp thu P so với nghiệm thức đối chứng. Trong điều kiện thiếu lân, nghiệm thức “seed priming” (mồi hạt giống) với liều lượng 5.0 µM strigolactone GR24 và có chủng AMF làm tăng lên đáng kể sự tăng trưởng cây lúa trên đất hảo khí, tăng hấp thu P, và tăng hoạt tính enzyme đất. Áp dụng các công thức có SLs kết hợp với chủng nấm  AMF trong các giống lúa tuyển chọn trên đất hảo khí, giống CR Dhan 207, CR Dhan 204, và CR Dhan 205, sẽ đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng nấm vùng rễ lúa (mycorrhization), và làm tăng cường hữu dụng phân P trong điều kiện thiếu dưỡng chất lân.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38525307/

Pan-GWAS và phân tích transcriptome tìm thấy QTL mới và gen ứng cử viên điều khiển tính kháng đạo ôn cổ bông và lá lúa

 Pan-GWAS và phân tích transcriptome tìm thấy QTL mới và gen ứng cử viên điều khiển tính kháng đạo ôn cổ bông và lá lúa

Nguồn: Jian Wang, Haifei Hu, Xianya Jiang, Shaohong Zhang, Wu Yang, Jingfang Dong, Tifeng Yang, Yamei Ma, Lian Zhou, Jiansong Chen, Shuai Nie, Chuanguang Liu, Yuese Ning, Xiaoyuan Zhu, Bin Liu, Jianyuan Yang, Junliang Zhao. 2024. Pangenome-Wide Association Study and Transcriptome Analysis Reveal a Novel QTL and Candidate Genes Controlling both Panicle and Leaf Blast Resistance in Rice. Rice (N Y); 2024 Apr 12; 17(1):27. doi: 10.1186/s12284-024-00707-x.

 

Canh tác lúa bằng giống kháng đạo ôn là phương cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất để quản lý bệnh này trong sản xuất lúa. Tuy nhiên, bệnh đạo ôn biểu hiện ở là và cổ bông rất khác nhau về cơ chế kháng. Trong khi đó, nhiều giống lúa kháng bệnh đạo ôn được lai chọn sử dụng nguồn gen chỉ có tính kháng trên lá, hoặc trên cổ bông, do vậy, tìm kiếm những QTL hiệu quả và bền vững để kháng được cả đạo ôn trên lá và cổ bông là điều tối quan trọng. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành một phương pháp có tên là pangenome-wide association study (panGWAS) trên 9 kiểu hình kháng đạo ôn với tập đoàn giống lúa gồm 414 mẫu giống quốc tế rất đa dạng. Phương pháp tiếp cận này dẫn đến kết quả xác định được 74 QTLs gắn với tính kháng đạo ôn. Một locus đáng lưu ý là qPBR1, được người ta minh chứng trong quần thể con lai F4:5 và được tiến hành “fine-mapped” trong HIF (Heterogeneous Inbred Family: dòng họ cận giao dị hợp), biểu thị tính kháng phổ rộng, bền và chủ lực qua giai đoạn tăng trưởng của cây lúa. Bên cạnh đó, người ta tiến hành phân tích hệ thống transcriptome của 3 mẫu giống lúa kháng, 3 mẫu giống lúa nhiễm ở những thời điểm khác nhau sau khi lây nhiễm bệnh, biểu thị 3.311 gen biểu hiện khác biệt nhau DEGs (differentially expressed genes) có tiềm năng kháng bệnh đạo ôn thật sự. Tổng hợp các kết quả xác định được  6 gen ứng cử viên nằm trong locus qPBR1, không có ảnh hưởng liên kết bất lợi nào đáng kể đối với năng suất. Kết quả cung cấp nguồn vật liệu giống có giá trị, QTLs, gen phản ứng với đạo ôn và gen có chức năng ứng cử viên để phát triển giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn có phổ kháng rộng. Đặc biệt qPBR1 có tiềm năng rất ý nghĩa trong cải tiến giống lúa.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38607544/