Đặt ‘camera’ vào từng tế bào lúa, Trung Quốc mở kho dữ liệu cho cả thế giới cùng xem

Nhìn bản đồ cây lúa, biết gene nào làm việc ở đâu, lúc nào

Nghiên cứu mang tên "Bản đồ không gian và thời gian toàn vòng đời giải mã sự phối hợp không gian ở cây lúa" được đăng trực tuyến trên tạp chí Cell vào tối 6/10. Công trình do Phòng thí nghiệm Quốc gia Vịnh Yazhou (Tam Á, Hải Nam) dẫn dắt, phối hợp cùng nhiều đơn vị như Đại học Khoa học và Công nghệ Nam Phương (SUSTech), BGI Research, Đại học Nông nghiệp Hoa Trung, Đại học Vũ Hán và Viện Di truyền và Sinh học phát triển thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.

Nhóm tác giả kết hợp ba công nghệ gồm có giải trình tự bộ gene, giải trình tự đơn nhân tế bào và phiên mã không gian độ phân giải cao. Giống lúa được chọn làm mẫu là Zhonghua 11, một giống lúa japonica phổ biến của Trung Quốc.

Quy mô dữ liệu khá lớn. Bản đồ trải trên 10 cơ quan và 61 giai đoạn phát triển, ghi nhận hơn 851.000 nhân tế bào và gần 348.000 điểm không gian. Từ đó, nhóm xác định được 119 loại tế bào và 133 phân nhóm. Đây được xem là bản đồ tế bào theo không gian và thời gian đầu tiên bao phủ trọn vòng đời cây lúa.

Gene nào làm việc ở đâu, lúc nào?

Giá trị lớn nhất của bản đồ là cho thấy vị trí và thời điểm biểu hiện của từng gene chức năng trong các mô khác nhau. Nhờ vậy, giới khoa học có thể theo dõi hoạt động gene khi cây đi từ hạt nảy mầm, hình thành cơ quan, trổ hoa đến chắc hạt.

Nhóm nghiên cứu còn xác định gene OsARF1, một "nhạc trưởng" điều hòa nhiều quá trình sinh học. Gene này đạt được tính đa chức năng bằng cách vận hành qua những mạng lưới điều hòa riêng biệt ở từng loại tế bào và mô.

Trong chọn tạo giống, tác động vào một gene để cải thiện một đặc tính đôi khi kéo theo thay đổi ngoài ý muốn ở đặc tính khác, do các gene liên kết phức tạp với nhau. Khi biết rõ gene biểu hiện ở đâu và khi nào, nhà khoa học có thể "nhắm trúng mục tiêu" hơn, giảm tác động phụ và rút ngắn thời gian tạo giống năng suất cao, ổn định.

Nhóm cũng mở một cổng dữ liệu công khai và mô hình nền tảng đơn tế bào cho cây lúa, tên RICE scGPT. Nhà khoa học toàn thế giới có thể truy vấn gene, xem biểu hiện theo không gian, so sánh dữ liệu và dùng mô hình này để chú giải loại tế bào trong các nghiên cứu khác.

Vịnh Yazhou, "Thung lũng Silicon" của ngành giống

Phòng thí nghiệm Quốc gia Vịnh Yazhou là động lực khoa học công nghệ chủ lực của "Thung lũng Silicon Nanfan" ở Tam Á, nền tảng hợp tác quốc tế về ngành giống. "Nanfan" gắn với cách tận dụng khí hậu ấm phía nam để trồng nhiều thế hệ giống trong một năm, rút ngắn chu kỳ lai tạo.

Theo cơ quan nông nghiệp Hải Nam, năm nay tỉnh gieo trồng 1,716 triệu mẫu Trung Quốc lúa sớm (khoảng 114.400 ha), năng suất bình quân 404,97 kg/mẫu, tổng sản lượng 695.000 tấn, cả ba chỉ số đều tăng. Ông Li Guoxiang, nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Xã hội Trung Quốc, nhận định nếu không có ngành giống độc lập thì rất khó nâng hiệu quả sản xuất và bảo đảm an ninh lương thực.

Thương mại hóa công nghệ sinh học: Từ trà Kombucha đến bài toán đưa nghiên cứu ra thị trường

HTX Ba Đình đưa nông nghiệp thông minh về vùng sâu Cà Mau

Phụ nữ Khmer ở Cà Mau học bón phân đúng cách để làm lúa phát thải thấp

Có cảnh đẹp, homestay chưa chắc có khách: Du lịch nông thôn ‘lên đời’ nhờ công nghệ