Tin quốc tế
Giải mã điều bí ẩn của sinh tổng hợp Strigolactone ở cây trồng
(iasvn.org/ - 11/02/2020):

Strigolactones (SL) là một nhóm các hợp chất hóa học được tìmthấy trong cây trồng có vai trò như các hormon thực vật và các phân tử tín hiệurhizosphere. Chúng điều chỉnh cấu trúc cây trồng và thúc đẩy sự nảy mầm của cỏdại ký sinh rễ có ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng của cây.

Nghiên cứu được thực hiện như một phần của chương trình SATREPS(Đối tác nghiên cứu khoa học và công nghệ vì sự phát triển bền vững) của Tiếnsĩ Wakabayashi, Giáo sư Sugimoto và các đồng nghiệp của họ tại Trường đại họcKhoa học Nông nghiệp, Đại học Kobe, phối hợp với các nhà nghiên cứu từ Đại họcTokyo và Đại học Tokushima. Họ đã phát hiện ra orobanchol synthase chịu tráchnhiệm chuyển axit SL carlactonoic, thúc đẩy mối quan hệ cộng sinh với nấm,thành SL orobanchol, khiến cỏ dại ký sinh ở rễ nảy mầm.

Bằng cách loại bỏ gen orobanchol synthase sử dụng chỉnh sửa bộgen, họ đã thành công trong  việc điều chỉnh sản xuất SL một cách nhântạo. Khám phá này sẽ dẫn đến sự hiểu biết nhiều hơn về các chức năng của mỗi SLvà cho phép ứng dụng thực tế của SL trong việc cải tiến sản xuất của cây trồng.

Strigolactones (SL) là một nhóm các hợp chất hóa học ban đầuđược đặc trưng là chất kích thích nảy mầm cho cỏ dại ký sinh rễ. SLs cũng đãnhận được sự chú ý cho các chức năng khác của chúng. Chúng đóng một vai tròquan trọng trong việc kiểm soát sự phát triển của chồi và cũng trong việc thúcđẩy sự cộng sinh của nấm ở nhiều loài cây trồng trong đất, nhờ đó cây và nấm traođổi chất dinh dưỡng lẫn nhau.

Cho đến nay, khoảng 20 SLs được phân lập, với sự khác biệt vềhóa học lập thể trong vòng C và sửa đổi trong vòng A và / hoặc B. Trong nhữngnăm gần đây, SLs với vòng BC không được tiết lộ đã được khám phá. Hiện tại, SLscó vòng ABC kín được chỉ định là SLs chính tắc, trong khi SLs có vòng BC khôngđược tiết lộ là SLs không chính tắc. Tuy nhiên, không rõ hợp chất nào hoạt độngnhư hormon và hợp chất nào hoạt động như tín hiệu của rhizosphere.

Nếu sản xuất SL có thể bị ức chế, cây trồng sẽ gây ra sự nảy mầmcủa ít cỏ dại ký sinh rễ và tác dụng phụ của chúng đối với sản xuất cây trồngsẽ được giảm thiểu. Bằng cách tăng sản xuất SL, dinh dưỡng cây trồng sẽ đượccải thiện thông qua việc thúc đẩy mối quan hệ với nấm rễ cộng sinh. Hơn nữa,việc thao tác mức SL nội sinh sẽ kiểm soát cấu trúc cây trồng trên mặt đất.Hiểu được các chức năng của từng SLs sẽ dẫn đến sự phát triển của công nghệ đểkiểm soát một cách giả tạo cấu trúc cây trồng và môi trường rhizosphere. Do đó,có nhiều quan tâm về cách các SLs này được sinh tổng hợp.

Các nhà nghiên cứu đã làm sáng tỏ rằng SLs được sinh tổng hợp từβ-carotene. Bốn enzyme có liên quan đến việc chuyển đổi β-carotene thành axitcarlactonoic (CLA), một chất trung gian phổ biến của sinh tổng hợp SL. Tronggạo Japonica, việcchuyển đổi CLA thành orobanchol tiến hành với hai enzyme xúc tác hai bước riêngbiệt. Tuy nhiên, con đường sinh tổng hợp cho orobanchol ở các cây khác vẫn chưađược biết. Nghiên cứu này đã phát hiện ra giả thuyết tổng hợp orobancholsynthase, chuyển đổi CLA thành orobanchol trong đậu đũa và cây cà chua

Các nhà nghiên cứu đã phân lập orobanchol từ rễ đậu đũa và xácđịnh cấu trúc. Từ các thí nghiệm trao đổi chất sử dụng đậu đũa, họ dự đoán rằngcytochrom P450 sẽ tham gia vào quá trình chuyển đổi CLA thành orobanchol. Trongnghiên cứu này, cây đậu đũa được trồng trong điều kiện giàu và nghèo phosphate,trong đó việc sản xuất orobanchol bị hạn chế và thúc đẩy, một cách tương ứng.Các gen biểu hiện trong rễ của cây trong cả hai điều kiện được so sánh toàndiện. Nhóm đã sàng lọc các gen CYP có biểu hiện tương quan với sản xuấtorobanchol, biểu hiện chúng dưới dạng protein tái tổ hợp và thực hiện xétnghiệm phản ứng enzyme.

Từ những kết quả này, người ta đã hiểu rằng enzyme VuCYP722C đãxúc tác cho quá trình chuyển đổi CLA thành orobanchol. Hơn nữa, gen SlCYP722C,tương đồng của VuCYP722C trong cà chua đã được xác nhận là gen orobancholsynthase. Gen SlCYP722C đã bị loại bỏ (KO) trong cây cà chua bằng cách chỉnhsửa bộ gen. Trái ngược với các loại cây cà chua (đối chứng) hoang dã,orobanchol không được phát hiện trong dịch tiết ra rễ của cây KO, thay vào đóCLA được phát hiện.

Do đó, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng SlCYP722C làorobanchol synthase trong cà chua chuyển đổi SL CLA không chính tắc thành SLorobanchol chính tắc. Cấu trúc của KO và thực vật hoang dã là tương đương(Ảnh). Điều này chứng tỏ rằng orobanchol không kiểm soát cấu trúc thực vậttrong cây cà chua. Người ta cho rằng những cây cà chua KO này vẫn có thể đượchưởng lợi từ nấm mycorrhizal, vì hoạt động của CLA chống lại sự phân nhánh củanấm có thể so sánh với SLs kinh điển. Hơn nữa, người ta thấy rằng tỷ lệ nảy mầmcủa cỏ dại ký sinh rễ Phelipanche aegyptiaca thấp hơn đáng kể trong môi trườngthủy canh của cây cà chua KO (Hình 2). P.aegyptiaca gây thiệt hại lớn cho sản xuất cà chua trên toànthế giới, đặc biệt là quanh khu vực Địa Trung Hải. Nghiên cứu này cho thấy cóthể hạn chế thiệt hại mà loại cỏ ký sinh này gây ra đối với việc sản xuất càchua bằng cách loại bỏ gen orobanchol synthase.

Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc ngăn chặn sự tổnghợp của orobanchol SL chính và tích lũy axit SL carlactonoic không chính tắc.Phương pháp tương tự có thể được sử dụng để làm sáng tỏ các gen chịu tráchnhiệm sinh tổng hợp các SL chính tắc khác. Sự hiểu biết sâu hơn về các chứcnăng của các SL khác nhau sẽ cho phép cây trồng được thao tác để tối đa hóahiệu suất của chúng trong các điều kiện bất lợi. Bất lợi cỏ dại kí sinh rễ ảnhhưởng không chỉ đến cà chua mà còn một loạt các loại cây trồng khác bao gồm cácloài Solanaceae, Leguminoceae, Cucurbitaceae và Poaceae. Những kết quả này sẽdẫn đến sự phát triển của nghiên cứu để giảm bớt thiệt hại do cỏ dại ký sinh ởrễ và tăng sản lượng lương thực trên toàn thế giới.

 

 

 
Tin tức khác
Trí tuệ nhân tạo tạo ra thuốc kháng sinh mới
Chủng vi sinh vào cây lúa để điều tiết phản ứng chống ô xi hóa và phản ứng gen tự vệ làm giảm stress khô hạn.
Đẩy nhanh quá trình sản xuất vaccine phòng chủng virus corona mới bằng các phương pháp phi truyền thống
Lá nhân tạo sản xuất thành công khí sạch
Đa dạng di truyền cải thiện năng suất ở các giống cây trồng lai
Thông báo
Thông báo chuẩn bị hồ sơ đăng ký giao trực tiếp thực hiện từ năm 2019 thuộc Chương trình CNSH
Thông báo số 1: Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc – Khu vực phía Nam lần thứ II năm 2011
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và ptnt đến năm 2020”.
THÔNG BÁO TUYỂN CHỌN TỔ CHỨC VÀ CÁ NHÂN CHỦ TRÌ NHIỆM VỤ KH&CN
Kết quả khảo nghiệm đánh giá an toàn sinh học đối với đa dạng sinh học và môi trường
Văn bản mới
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thông báo giao trực tiếp tổ chức, cá nhân thực hiện nhiệm vụ KHCN...
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển...
Quyết định phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ đưa vào tuyển chọn, giao trực tiếp bắt đầu...
Về việc cấp bằng bảo hộ giống cây trồng mới (kèm danh mục)
Bổ sung 71 chỉ tiêu tuyển sinh đào tạo thạc sĩ năm 2011 cho Trường Đại học Lâm nghiệp
Về việc giao dự toán NSNN năm 2011(Kinh phí bổ sung sự nghiệp khoa học Công nghệ năm 2011- nhiệm vụ cấp...
Giao dự toán ngân sách nhà nước năm 2011 (đợt 4) Kinh phí xử lý sự cố đê điều năm 2011 (Phụ lục kèm theo)
Tài Liệu mới
Rút ngằn thời gian vi nhân giống lan hồ điệp
Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học lên sự nảy mầm
Kỹ thuật trồng hoa lan Mokara
Liên kết Website
Vụ khoa học công nghệ và môi trường bộ NN và PTNT
Viện công nghệ sinh học
Bộ nông nghiệp vf phát triển nông thôn
Agbiotech Việt Nam
Báo Nhân Dân
Trung tâm Khuyến nông Quốc gia
Thống kê truy cập
Số người đang online: 126
Tổng số lượt truy cập: 1738099
Ngân hàng Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Copyright © 2011 Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Địa chỉ : Số 02 Ngọc Hà, Ba Đình, Hà Nội. Điện thoại : (024) 38436817 - Fax: (024) 38433637
Email: webmaster@agrobitotech.gov.vn. Web site: www.agrobiotech.gov.vn