Đánh giá động thái nhiễm bệnh của Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trên cây lúa

Nguồn: Onchira Ritbamrung, Phithak Inthima, Kumrop Ratanasut, Kawee Sujipuli, Tepsuda Rungrat, Kittisak Buddhachat. 2025. Evaluating Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) infection dynamics in rice for distribution routes and environmental reservoirs by molecular approaches. Sci Rep.; 2025 Jan 9; 15(1):1408. doi: 10.1038/s41598-025-85422-3.

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) là vi khuẩn gây ra bệnh cháy bìa lá lúa (BLB), có thể làm thất thoát đến 70% năng suất. Nghiên cứu đánh giá mức độ lan truyền bệnh Xoo trên ruộng lúa, lấy mẫu trên đồng và sử dụng cLAMP (colorimetric loop-mediated amplification: kính lúp khuếc đại ảnh bằng màu), sử dụng PCR để phát hiện. Quantitative PCR (qPCR) được áp dụng để tính được các mức độ nhiễm bệnh. Nghiên cứu này so sánh mức độ trầm trọng bệnh lý giữa giống lúa nhiễm Phitsanulok 2 (PSL2), và giống lúa kháng bệnh PSL2-Xa21. Kết quả cho thấy sự nhiễm của Xoo giảm từ lá lúa xuống đến rễ lúa, nhưng vi khuẩn vẫn tồn tại trong đất và trong nước cho đến 12 và 6 tuần, theo thứ tự. Xét nghiệm cLAMP với LpXoo4009 primer, đã phát hiện rất hiệu quả Xoo khi ở nồng độ thấp trong cả mẫu đất và mẫu nước. Bên cạnh đó, các loài cỏ hóa thảo phổ biến ở ruộng lúa, như Eriochloa procera, Echinochloa crus-galli và Chloris barbata được xác định là ký chủ tạm thời của Xoo, tạo điều kiện cho nó lây lan. Chính Xoo pathogen này phân bố từ lá bệnh xuống rễ, rồi từ rễ lúa vào đất và nước gần đó. Cỏ dại trên ruộng góp phần vào sự kéo dài của cu kỳ lây nhiễm bệnh đóng vai trò nguồn ký chủ phụ tiềm năng duy trì sự có mặt củae pathogen trong môi trường.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39789086/

RNAi và chỉnh sửa hệ gen cây mía đường: Tiến bộ và Triển vọng

Nguồn: Eleanor Brant, Evelyn Zuniga-Soto, Fredy Altpeter. 2025. RNAi and genome editing of sugarcane: Progress and prospects. The Plant Journal; 7 March 2025; https://doi.org/10.1111/tpj.70048

Mía đường, cung cấp 80% sản lường đường toàn cầu và cung cấp 40% nhiên liệu sinh học, đưa ra thách thức độc đáo về cải tiến giống bởi vì mía là loài đa bội thể rất phức tạp, dị hợp tử và là genome thường có đa bội lệch (aneuploid genome). Tiến bộ có ý nghĩa quan trọng đã và đang được thực hiện nhờ phát triển nguồn vật liệu di truyền, bao gồm genome tham chiếu hầu như rất đầy đủ trong giống mía R570 và nguồn vật liệu có tính chất “pan-genomic” từ cây cao lương, một loài lưỡng bội rất gần gủi với mía. Phương pháp công nghệ sinh học bao gồm kỹ thuật sử dụng phân RNA can thiệp (RNAi), biểu hiện mạnh mẽ của những transgenes, và công nghệ chỉnh sửa hệ gen đưa ra hướng đi đầy triển vọng để tiếp cận được mục tiêu cải tiến giống mía. Các phương pháp này nhắm đến gen đích một cách thành công bao gồm gen điều khiển tính trạng quan trọng như tích tụ sucrose, sinh tổng hợp lignin, tích tụ sinh khối dầu, và phản ứng tốt với stress. Một trong những phương pháp chuyển nạp chính là  chuyển gen đích bằng súng bắn gen hoặc chuyển giá tiến qua vi khuẩn Agrobacterium cùng song hành với quy trình nuôi cấy mô tương thích và hiệu quả, tất cả được sử dụng chuẩn mực trong tiếp cận với phương pháp công nghệ sinh học. Các công nghệ mới nổi lên cho thấy được triển vọng khắc phục các hạn chế hiện nay. Sử dụng gen có tính chất “morphogenic” có thể giúp chúng ta  giải quyến những tồn tại của kiểu gen và cải tiến hiệu quả chuyển nạp gen.Những công nghệ không cần nuối cấy mô, ví dụ làm câm gen nhừ phun phân tử kích thích, làm câm gen nhờ virus kích thích, hoặc chỉnh sửa gen nhờ virus kích thích, cho thấy được tiềm năng để ứng dụng tốt nghiên cứu genome học chức năng. Bên cạnh đó, những phương pháp mới bao gồm chỉnh sửa base và mồi, các yếu tố phiên mã tổng hợp, và nhưng cơ hội tiến hóa tổng hợp có định hướng giúp làm tăng những tính trạng mong muốn của mía đường. Những tiến bộ này tựu trung là nhằm mục đích cải tiến hiệu quả chọn giống mía đường, loài cây trồng tạo ra đường và nhiên liệu sinh học quan trọng. Bài tổng quan nhằm thảo luận các tiến bộ trong phương pháp, tập trung vào phân tử RNAi và chỉnh sửa gen, làm thế nào RNAi có thể được dùng để thông tin gen đích có chức năng, và những cải tiến giống trong tương lai ứng dụng được.

Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.70048

Phân lập gen ứng cử viên gắn với tính kháng aflatoxin sinh ra trên đậu phụng thông qua kết quả bản đồ di truyền và phân tích hệ transcriptome

Nguồn: Dongxin Huai, Li Huang, Xiaomeng Xue, Bolun Yu, Yingbin Ding, Gaorui Jin, Hao Liu, Manish K. Pandey, Hari Kishan Sudini, Huaiyong Luo, Xiaojing Zhou, Nian Liu, Weigang Chen, Liying Yan, Yuning Chen, Xin Wang, Qianqian Wang, Yanping Kang, Zhihui Wang, Xiaoping Chen, Huifang Jiang, Yong Lei & Boshou Liao. 2025. Identification of candidate genes associated with resistance to aflatoxin production in peanut through genetic mapping and transcriptome analysis. Theoretical and Applied Genetics; 13 March 2025; vol.138; article 71

qAftA07 và qAftB06.2  là 2 QTL chính điều khiển tính kháng aflatoxin của đậu phụng peanut xác định và những gen ứng cử viên cũng được dự đoán.

Đâu phụng (Arachis hypogaea L.) là loài cây trồng cho dầu và protein có giá trị kinh tế. Tạp nhiễm aflatoxin là rủi ro chủ yếu của an toàn thực phẩm từ đậu phụng và phát triển công nghiệp đậu phụng trên toàn thế giới. Chiến lược quản lý rẻ tiền và hiệu quả là kinh tế nhất là đòi hỏi sự khám phá, sử dụngtính kháng tự nhiên của cây đậu phụng, cùng với sự phát triển giống kháng. Tuy nhiên, cơ chế tính kháng này với việc sản sinh ra aflatoxin (AP) của cây đậu phụng vẫn chưa được biết thấu đáo. Nghiên cứu được tiến hành trên quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) dẫn xuất từ cặp lai Zhonghua 10 (nhiễm) x ICG 12625 (kháng), người ta sử dụng quần thể này để xác định QTLs điều khiến tính kháng AP. Nhìn chung, có 7 QTLs gắn liền với tính kháng AP đã được lập bản đồ di truyền trên 5 nhiễm sắc thể, giải thích được 6.83–17.86% biến thiên kiểu hình (PVE). Đáng chú ý là, chỉ có 2 QTLs:  qAftA07 và qAftB06.2, liên tục được phát hiện là trên các môi trường khác nhau, chúng giải thích được 6.83–16.52% PVE. Để dự đoán được các gen ứng cử viên điều khiển tính kháng AP trong qAftA07 và qAftB06.2, người ta thực hiện phân tích transcriptome trong hạt đậu của dòng bố mẹ có chủng nấm Aspergillus flavus. Có tất cả 175 và 238 gen ứng cử viên được phân lập trong qAftA07 và qAftB06.2, bao gồm các gen với biến dị di truyền kiểu “non-synonymous” (không đồng dạng) như những gen DEGs (differentially expressed genes). Kết hợp phân tích “weighted gene co-expression network”, có 10 trong qAftA07 và 11 gen trong qAftB06.2 được định tính chỉ ra tương quan cao với hàm lượng aflatoxin, do vậy, chúng đại diện cho những gen ứng cử viên triển vọng nhất cho 2 QTLs này. Kết quả cung cấp những hiểu biết có giá trị để nghiên cứu dòng hóa trên cơ sở bản đồ sắp tới, xác định gen ứng cử viên chủ chốt có liên quan đến tính kháng AP của cây đậu phụng.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04822-1

Tiến hóa sâu đục rễ bắp miền tây đối với nhiều chủng Bacillus thuringiensis trong giống bắp chuyển gen

Nguồn: Aaron J. Gassmann, Ben D. Brenizer, Abigail L. Kropf, John B. McCulloch, Devin L. Radosevich, Ram B. Shrestha, Eliott M. Smith, and Coy R. St. Clair. 2025. Sequential evolution of resistance by western corn rootworm to multiple Bacillus thuringiensis traits in transgenic maize. PNAS; March 10, 2025; 122 (11) e2422337122; https://doi.org/10.1073/pnas.2422337122

Sự tiến hóa có tính chất trình tự về tính kháng đối với nhiều đặc điểm của vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) trong giống bắp chuyển gen của sâu đục rễ bắp miền tây (western corn rootworm). Đây là lâu sâu hại nghiêm trọng cho canh tác bắp tại Hoa Kỳ. Giống cây trồng chuyển gen Bt có vai trò quan trọng trong quản lý sâu lại chủ lực trên thế giới và làm giảm được tác động bất lợi trong môi trường nông nghiệp. Tuy nhiên, tiến hóa của các loài sâu hại là mối đe dọa lớn nhất để sử dụng liên tục giống cây trồng Bt. Để làm chậm lại sự tiến hóa có tính chất trình tự ấy (sequential evolution) về tính kháng, người ta đề ra những chiến lược quản lý tính kháng theo “nguy cơ kháng cao” với cái gọi là “transgenic pyramid” (tích hợp dạng tháp các transgenes) một khi tính trạng này bị tổn thương do sâu đề kháng được, tránh được kịch bản này, và giảm thiểu nguy cơ kháng của sâu hại bằng cách trồng trọt theo kiểu “larger refuges” (làm nơi trú ẩn côn trùng lớn hơn) và đa dạng cách quản lý sâu hại.

Cây chuyển gen sản sinh ra protein “toxins” giết chết sâu có từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), đang được trồng trên thế giới để quản lý sâu hại. “Western corn rootworm” là côn trùng hại rễ bắp nghiêm trọng tại Hoa Kỳ, chúng được quản lý bằng giống bắp chuyển gen Bt. Tại Hoa Kỳ, cánh tác giống Bt cần phải đi kèm theo chiến lược quản lý tính kháng này nhằm làm chậm lại sự tiến hóa của tính kháng Bt. Một trong những chiến lược quản lý tính kháng ấy đầu tiên là “non-Bt refuges” (nơi trú ẩn không phải Bt) khi trồng giống Bt sản sinh ra hai Bt toxins (i.e., một tích hợp hình tháp, chồng gen) để giết được cùng một loài côn trùng gây hại. Phương pháp này làm chậm lại tính kháng của sâu vì cá thể với tính kháng một loại độc tố đều bị giết lần thứ hai. Tuy nhiên, nếu một loài sâu hại kháng được một toxin trong pyramid nói trên, thì hiệu quả của một pyramid làm trì hoản tính kháng được thỏa hiệp, khả năng dẫn đến kết quả tiến hóa tính kháng đối với cả hai toxins. Ở đây, người ta áp dụng phương pháp “meta-analysis” để minh chứng sự tiến hóa có tính trình tự ấy về tính kháng của sâu đục rễ bắp đối với giống bắp Bt (tạo protein Cry3Bb1) được theo sau bởi tính kháng giống bắp (sản sinh Gpp34/Tpp35Ab1), với tính kháng đối với từng “Bt toxin” tăng lên theo thời gian như trên đường thẳng. Hơn nữa, sâu đục thân rễ kháng Bt tạo sức ép tổn thương đáng kể khi ăn, trên ruộng bắp, có “pyramid” giống bắp bao gồm giống tạo ra protein: Gpp34/Tpp35Ab1 và Cry3Bb1. Muốn giảm thiểu rủi ro của sự tiến hóa ấy  với đa tính trạng “transgenic”, người ta cần nhấn mạnh đến chiến lược phát triển “chồng các transgenes” không làm tổn hại bởi tính kháng trước đó, trong vài trường hợp,  tính kháng có mặt tại “nơi trú ẩn lớn hơn” trên cây bắp “non-Bt” và phương pháp quản lý dịch hại đa dạng hơn cần phải được áp dụng.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422337122

Hình: Kết quả meta-analysis về điều chỉnh thời gian sống sót của quần thể sâu trong xét nghiệm sinh học. Ngày sống sót được điều chỉnh (corrected survival) là ngày sống trên cây bắp chuyển gen Bt so với ngày sống trên cây không không Bt, giá trị 0 là “no survival on Bt maize” và 1 là “equal survival” trên cây bắp Bt và cây bắp không Bt.