Phân tích “Multi-Omics” gen AhNHL ảnh hưởng đến tính trạng chống chịu Cd thông qua Melatonin của cây đệu phụng
Nguồn: Rui Ren, Zenghui Cao, Xingli Ma, Zhongfeng Li, Kunkun Zhao, Di Cao, Qian Ma, Mengtian Hou, Kai Zhao, Lin Zhang, Ding Qiu, Fangping Gong, Xingguo Zhang, Haitao Liu, Dongmei Yin. 2025. Multi-Omics Analysis Reveals That AhNHL Contributes to Melatonin-Mediated Cadmium Tolerance in Peanut Plants. J Pineal Res.; 2025 Mar; 77(2):e70035. doi: 10.1111/jpi.70035
Sự ô nhiễm bởi kim loại nặng cadmium (Cd) làm cản trở đáng kể việc sản xuất đậu phụng (Arachis hypogaea L.). Do đó, khai thác tính trạng chống chịu với stress Cd và cải tiếng giống đậu có hàm lượng thấp Cd vô cùng cấp bách, yêu cầu những cố gắng thật lớn. Ở đây, nghiên cứu có tính chất “multi-omics” và sinh lý thực vật cho thấy nhiều tiến trình sinh học, bao gồm sinh tổng hợp melatonin (MT), đều có trong cơ chế chống chịu Cd của cây đậu phụng. Người ta xử lý MT ngoại sinh vào cây đậu phụng trong điều kiện có stress Cd, làm giảm tích tụ hàm lượng Cd trong rễ, chồi thân, hạt đậu 40%-60%, và tăng cường khả năng “antioxidant” của cây đậu. Nghiên cứu có tính chất tổng hợp này cho thấy rằng tính trạng chống chịu Cd thông qua MT đóng góp chủ yếu vào cơ chế được tăng cường của linolenic acid, glutathione (GSH), phenylpropanoid (lignin), và phát triển dải casparian trong thành tế bào rễ đậu. Các gen trong hệ thống tự vệ, như gen kháng bệnh không chuyên tính với nòi số 1/harpininduced gene 1 (NDR1/HIN1)-like trong đậu phụng (AhNHL), cũng điều tiết theo kiểu “up” rất có ý nghĩa bởi MT trong điều kiện có stress Cd. Sự biểu hiện mạnh mẽ gen AhNHL trong cây thuốc lá đã làm giảm được sự tích tụ Cd 37%-46%, và giảm sự cản trở hoạt động quang hợp được kích thích bởi stress Cd. Phân tích transcriptomic cho thấy: AhNHL có liên quan đến tính chống chịu Cd chủ yếu thông qua việc tăng cường sinh tổng hợp phenylpropanoid và biến dưỡng GSH. Hơn nữa, xử lý GSH ngoại sinh làm giảm có hiệu quả stress Cd thông qua cải tiến được cô lập Cd (Cd sequestration) và khả năng antioxidant của cây đậu phụng, trong khi đó, ứng dụng chất cản trở sinh tổng hợp GSH (buthionine sulfoximine) làm trầm trọng thêm độc tính đối với thực vật của Cd. Phân tích transcriptomic cho thấy: xử lý GSH ngoại sinh làm cải thiện rõ tính chống chịu Cd thông qua ảnh hưởng đến biểu hiện của gen có trong điều tiết phiên mã, và sự kết gắn với ion kim loại cũng như sự vận chuyển ion kim loại. Kết quả nghiên cứu cung cấp những hiểu biết mới về cơ chế phân tử liên quan đến chống chịu Cd của thực vật, kết quả sẽ giúp cho công việc cải tiến giống đậu phụng có Cd thấp.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39940063/
Cơ chế của microplastics trong việc giảm độc tính của cadmium của cây cà chua
Nguồn: Rongchao Yang, Long Cheng, Zhenqin Li, Yilan Cui, Jiawei Liu, Duo Xu, Sijia Liu, Zhong Lin, Jiugeng Chen, Yueqin Zhang. 2025. Mechanism of microplastics in the reduction of cadmium toxicity in tomato. Ecotoxicol Environ Saf.; 2025 Jan 1: 289:117621. doi: 10.1016/j.ecoenv.2024.117621.
Sự tạp nhiễm trong đất bởi microplastics (MPs) và cadmium (Cd) đặt ra những mối đe dọa đáng kể cho sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên độc tính kết hợp và cơ chế đi kèm theo vẫn chưa được biết rõ. Ơ đây, người ta xem xét các ảnh hưởng của của 3 loại hình: MPs-polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) và polypropylene (PP) với kích thước hạt nylon 150 μm và 10 μm, kết hợp với stress Cd (5 mg/kg) trên sự tăng trưởng của cây cà chua (Solanum lycopersicum L.). Kết quả là nghiệm thức kết hợp của MPs (vi hạt nylon) làm giảm đáng kể ảnh hưởng ức chế của stress bởi Cd. Hơn nữa, phân tích “Ionome” chứng minh được rằng nghiệm thức kết hợp này làm giảm độc tính ion thông qua sự giảm tích tụ các kim loại nặng (e.g., Al, Pb, Cd, Cr), khôi phục lại sự hấp thụ các nguyên tố cần thiết như Mg, Ca, Mn, và tối thiểu hóa sự hấp thụ dư các nguyên tố vi lượng (e.g., Mo, Ni) và các nguyên tố ultra-trace [dạng vệt cực nhỏ] (e.g., Co, Ag, Sn) so với nghiệm thức stress Cd một mình. Phân tích transcriptome cho thấy rằng: nghiệm thức kết hợp đã tái lập trình được những tiến trình chủ chốt, bao gồm sinh tổng hợp thành tế bào, các hệ thống antioxidant, vận chuyển Cd, truyền tín hiệu hormone, biến dưỡng nitrogen, và biến dưỡng glutathione, để giảm đi độc tính của Cd. Kết quả nghiên cứu cung cấp những hiểu biết mới về tương tác giữa MPs và các chất tạp nhiễm ngoài môi trường, phác họa được vai trò của chúng trong điều chỉnh phản ứng với stress của thực vật.
Xem https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014765132401697X?via%3Dihub
Kết quả phân tích GWAS các gen KCS của cây cà chua và đặc điểm chức năng của SlKCS8 và SlKCS10 trong chống chịu khô hạn
Nguồn: Fulei Mo, Xiaopeng Xue, Jialu Wang, Jie Wang, Mozhen Cheng, Shusen Liu, Zhao Liu, Xiuling Chen, Aoxue Wang. 2025. Genome-wide analysis of KCS genes in tomato and functional characterization of SlKCS8 and SlKCS10 in drought tolerance. Plant Physiol Biochem.; 2025 Mar 11: 222:109783. doi: 10.1016/j.plaphy.2025.109783.
KCS, một enzyme nội sinh ở tế bào thực vật, xúc tác trong sự kiện kéo dài chuỗi acid béo và đóng vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp chất sáp của biểu bì thực vật. Thông qua các tiến trình ấy ví dụ như vận chuyển, decarboxyl hóa, cố định, enzyme này góp phần vào tăng trưởng thực vật và thích nghi với stress sinh học, stress phi sinh học. Tuy nhiên, cơ chế như vậy bởi các gen KCS đóng góp vào phản ứng của cây cà chua với khô hạn vẫn chưa được biết rõ. Theo nghiên cứu này, có 15 gen trong họ gen SlKCS đã được phân lập trong cây cà chua với sự trợ giúp của tin sinh học (bioinformatics). Những kết quả phân tích tương thích đã được tiến hành trên chuỗi trình tự amino acid, các motifs bảo thủ, các phân tử cis-elements, những mối quan hệ di truyền huyết thống, các sự kiện lặp đoạn (duplication), và tương hợp di truyền (collinearity).
Phân tích hệ thống transcriptome và phân tích qRT-PCR cho thấy các phần biểu hiện đa dạng của các gen SlKCS trong nghiệm thức xử lý stress phi sinh học, với SlKCS8 và SlKCS10 biểu thị sự điều tiết theo kiểu “up” rất có ý nghĩa khi xử lý nghiệm thức khô hạn. Hai gen này định vị ở màng plasma và biểu hiện theo hình thức “biểu hiện tại mô chuyên biệt” (tissue-specific expression). Nghiên cứu chức năng genome chứng minh rằng nếu làm câm gen SlKCS8 và SlKCS10 sẽ làm giảm đi khả năng chống chịu hạn của cà chua vì phá vỡ sự đóng lại của khí khổng. Phân tích sâu cho kết quả là nế làm câm gen KCS sẽ làm giảm khả năng chịu hạn của cây cà chua bởi làm giảm đi khả năng của cây kiểm soát ROS (reactive oxygen species: gốc ô xi tự do). Kết quả cung cấp những hiểu biết cần thiết về chức năng điều tiết của các gen SlKCS, đặc biệt là SlKCS8 và SlKCS10, trong chống chịu khô hạn. Bên cạnh đó, nghiên cứu này có được nguồn vật liệu di truyền quan trọng để phát triển giống cà chua chống chịu khô hạn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40088582/
Gen OsMADS60 đáp ứng với auxin có vai trò gián tiếp một cách tiêu cực với khả năng đẻ nhánh lúa và năng suất hạt thông qua biểu hiện gen OsPIN5b
Nguồn: Wenhao Wu, Hongyu Li, Qian Zhou, Bowen Wu, Weiting Huang, Zhongming Fang. 2025. Auxin-responsive OsMADS60 negatively mediates rice tillering and grain yield by modulating OsPIN5b expression. The Plant Journal; 16 March 2025; https://doi.org/10.1111/tpj.70107
Khả năng đẻ nhánh lúa quy định năng suất hạt sau này, tuy nhiên hệ thống điều hành ở mức độ phân tử vẫn chưa được biết rõ. Trong nghiên cứu này, tác giả chúng minh rằng yếu tố phiên mã (TF) của gen OsMADS60 tăng cường sự biểu hiện của yếu tố vận chuyển auxin - OsPIN5b để gây ảnh hưởng đến phân bố auxin và ức chế tính trạng đẻ nhánhvà tính trạng năng suất hạt. Biến dị di truyện trong tự nhiên được người ta quan sát tại vùng promoter của gen OsMADS60, với mức độ biểu hiện tương quan nghịch với số chồi thân và bị cảm ứng bởi auxin. Biểu hiện mạnh mẽ của gen OsMADS60 làm cho số chối giảm đi, năng suất hạt giảm, trong khi đó, knockout gen OsMADS60 nhờ hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR làm cho số chồi tăng lên, năng suất tăng lên. OsMADS60 được tìm thấy ga81nke61t trực tiếp đến mô típ CArG [CATTTAC] trong promoter của OsPIN5b, do đó, điều tiết kiểu “up” biểu hiện gen này. Hơn nữa, người ta còn thấy hàm lượng auxin trong nhiều mô tế bào khác nhau của dòng lúa biểu hiện mạnh mẽ gen OsMADS60 và OsPIN5b đã làm tăng một cách tương đối so với dòng lúa nguyên thủy “wild-type ZH11”, ở đó, hàm lượng auxin của dòng lúa đột biến biểu hiện xu hướng ngược lại. Kết quả phân tích di truyền sâu cho thấy OsPIN5b hoạt động ở vùng cận dưới (downstream) gen OsMADS60, cùng điều tiết biểu hiện các gen có trong tiến trình của “hormone”. Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng OsMADS60 điều chỉnh sự phân phối auxin nhờ tăng cường biểu hiện của gen OsPIN5b, vì vậy ảnh hưởng đến khả năng đẻ nhánh lúa. Cơ chế điều tiết ấy có tiềm năng đáng kể trong cải tiến di truyền kiến trúc cây lúa và năng suất hạt.
Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.70107
(107).png)
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|