Tuần tin khoa học 1000 (13-19/7/2026)

Mô đun TaMYB55–TaSnRK1α1–TabZIP9 liên quan đến tính trạng chịu nóng của lúa mì (1)

Stress nhiệt độ nóng là mối đe dọa rất đáng chú ý đến an ninh lương thực toàn cầu bằng cách làm giảm năng suất rất có ý nghĩa. Gen định gen đích điều khiển tính chống chịu nóng và làm rõ được hệ thống điều tiết của các gen ấy vô cùng cấp thiết để phát triển giống cây trồng chịu nhiệt. Tuy nhiên, những cơ chế phân tử của tính trạng chịu nóng trong cây lúa mì còn được hiểu biết rất ít. Theo nghiên cứu này, tác giả nhấn mạnh mô đun điều tiết TaMYB55–TaSnRK1α1–TabZIP9 làm tăng cường tính chịu nóng của cây lúa mì bằng cách làm tiết giảm sự tích tụ gốc ô xi tự do (ROS: reactive oxygen species) (1).

Hình Phân hóa haplotype của TaSnRK1α1.

Stress sốc nhiệt là mối đe dọa nghiêm trọng đến năng suất và an ninh lương thực. người ta chứng minh được TaSnRK1α1, tiểu đơn vị α-catalytic của men phân giải đường sucrose có tính chất “non-fermenting-1-related kinase 1”, đóng vai trong một regulator quan trọng liên quan đến tính trạng chống chịu nóng và làm tăng khối lượng hạt của lúa mì (Triticum aestivum L.). Kết quả tìm thấy TaMYB55 gắn trực tiếp với promoter của gen TaSnRK1α1 để tăng hoạt cho gen này biểu hiện, điều đó góp phần tích cực vào tính trạng chịu nóng của cây lúa mì. MỘt thay thế của A-thành-G tạo promoter của gen TaSnRK1α1 làm tăng cường ái lực liên kết của TaMYB55, mà nó đồng phân ly với kiểu hình chịu nóng của cây lúa mì. Hơn nữa, tác giả chỉ ra rằng TaSnRK1α1 tương tác với cơ chất có vai trò phosphoryl hóa protein có chức năng là yếu tố phiên mã (TFs) TabZIP9, protein này ngay sau đó làm tăng sự phân hủy TabZIP9. Kết quả phân tích di truyền xác định chức năng của TaSnRK1α1 ở cận trên của TabZIP9, và đột biến kiểu loss hoặc gain-of-function của gen TabZIP9 làm thay đổi tích cực tính trạng chịu nóng của cây lúa mì bằng cách điều hóa cân bằng sinh lý của “ROS homeostasis” và khả năng loại bỏ các gốc tự do (scavenging). Kết quả nghiên cứu đã làm sáng tỏ được tính chất quan trọng của mô đun TaMYB55–TaSnRK1α1–TabZIP9 truyền tín hiệu cho sự kiện điều tiết gen đích giúp cây chống chịu nóng, gợi ra chiến lược cụ thể để thao tác di truyền tạo giống cây trồng chịu nóng (1).

Phân tích đa dạng di truyền, GWAS, và xác định gen ứng cử viên đối với tính trạng kiến trúc cây bắp (Zea mays L.)

Tác giả (2) cung cấp những nguyên lý cơ bản làm sáng tỏ cơ chế điều hòa phân tử của những gen ứng cử viên gắn liền với kiến trúc cây bắp và năng suất hạt.

Chiều cao cây (PH), góc lá thân (LA), chiều dài bắp (ESL: ear shank length), và số nhánh cờ bắp (TBN: tassel branch number là tính trạng kiến trúc cây bắp quan trọng phải xem xét nhằm cải tiến được năng suất hạt. trong nghiên cứu, kết quả phân tích GWAS (genome-wide association study) cùng với kết quả phân tích chính xác di truyền (genomic prediction) được tiến hành đồng thời trên 4 tính trạng nông học nói trên của quần thể con lai bao gồm 206 dòng bắp cận giao. Cơ sở dữ liệu kiểu hình được thu thập trong 3 năm chứng minh được hệ số di truyền cao của tất cả tính trạng. Sau khi kiểm tra chất lượng, có tất cả 1.191.363 chỉ thị SNPs chất lượng tốt được xác định qua 206 dòng bắp cận giao này.

Quần thể con lai được chia thành 4 quần thể phụ, và 830 chỉ thị phân tử SNPs đã biểu thị mức độ associations trong di truyền có ý nghĩa thống kê với 4 tính trạng nói trên. Những gen mang tính chất di truyền associted chủ yếu mang tính chất của yếu tố phiên mã  (transcription factors), và những protein có chức năng chủ yếu tham gia vào quá trình tăng trưởng, phát triển, truyền tín hiệu hormone, phân hóa chức năng mô, và phản ứng với stress. Các gen ứng cử viên kết gắn với TBN và ESL được dòng hóa và được phân lập – đó là gen Zm00001eb219130 (ZmARM5) và Zm00001eb310680 (ZmNRT1), theo thứ tự. Kết quả chạy RT-qPCR, song song vo71o kết quả đánh giá kiểu hình của dòng transgenic, khẳng định rằng ZmARM5 điều tiết tích cực TBN, trong khi, ZmNRT1 điều tiết tiêu cực ESL. Kết quả là nền tảng kiến thức về kiểm soát di truyền tính trạng kiến trúc cây bắp và cung cấp những hiểu biểu đến mức độ phân tử, nguồn vật liệu di truyền phục vụ chọn tạo giống bắp transgenic có hiệu quả (2).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05306-6 (2)

“Fine mapping” và định tính chiều dài trái khổ qua nhờ QTL chủ lực mfl5.1 phản ánh gen mã hóa protein “lectin receptor-like kinase” ký hiệu là McLECRK1b (3)

Chèn đoạn phân tử có kích thước A 2-bp trong gen đích McLecrk1b - gen này mã hóa L-type lectin receptor-like kinase (L-LecRLK), gen ứng cử viên như vậy được phân lập tại QTL chủ lực mfl5.1 điều khiển tính trạng chiều dài trái khổ quan chín, dẫn đến codon kết thúc sớm, gây ra trái khô qua bị ngắn lại.

Chiều dài trái là tính trạng có tính chất quyết định về phẩm chất và năng suất trên thị trường khổ qua, mà gen đích điều khiển nó vẫn chưa được biết rõ ràng đối với tính trạng kéo dài trái (fruit elongation). Những phân tích trước đây về QTL qua quần thể của hai mẫu giống cận giao có tính trạng trái cực ngắn (mẫu HNU004) và trái tương đối dài (mẫu HNU025), gen mfl5.1 biểu thị được ảnh hưởng lớn nhất. Tác giả áp dụng phương pháp “marker-assisted backcrossing” (hồi giao nhờ marker) để tối thiểu hóa các ảnh hưởng nền (background effects) của những loci bổ sung và tiến hành thực hiện “map-based cloning” cải tiến thông qua quần thể con lai hồi giao lớn BC₁F₃, làm thu hẹp phân tử mfl5.1 còn 33.84-kb quãng chứa được 5 gen. So sánh chuỗi trình tự xác định được đoạn phân tử chèn vào 2-bp ở gen Moc05g28500 của mẫu giống khổ qua HNU004, mã hóa L-type lectin receptor-like kinase (McLECRK1b), mà protein này làm cho codon kết thúc sớm, được dự đoán là làm mất đi transmembrane và kinase domains. Kết quả phân tích mô học cho thấy biến thể của chiều dài trái khổ qua chủ yếu do thay đổi sự phát triển của tế bào trung bì của trái hơn là thay đổi số lớp ngoài tế bào xếp theo chiều dọc (longitudinal cell layer number). Phổ biểu hiện transcriptome mang tính chất so sánh đã thực hiện qua 5 giai đoạn, cho thấy sự phân kỳ theo thời gian giữa trái khổ qua dài và ngắn, có rất nhiều tiến trình liên quan đến hormone xảy ra và có các chu trình gắn với cytoskeleton. Protein McLECRK1b bị cắt có chức năng làm thay đổi sự định vị trong cơ quan tế bào chất, và sự biểu hiện sai lệch của gen nguyên bản (wild type) và những “truncated alleles” trong cây Arabidopsis cho thấy tác động trái ngược nhau của sự kéo dài trái.  Kết quả này xác định  McLECRK1b chính là gen ứng cử viên cơ bản mfl5.1 và cho thấy sự hiểu biết được điều tiết ở tế bào của tính trạng kéo dài trái khổ qua. (3)

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05298-3

BUI1 điều phối quá trình tái cấu trúc “actin cytoskeleton” và hiện tượng sinh lý “ROS homeostasis” để cây lúa kháng bệnh phổ rộng (4)

Chức năng bộ khung tế bào (cytoskeleton functions) được xem như khung cấu trúc nội bào vô cùng năng động, cho phép tế bào nhanh chóng phản ứng khi bị stress phi sinh học và stress sinh học. Trong giai đoạn cây miễn dịch bẩm sinh, những cytoskeleton này  trải qua quá trình tái cấu trúc actin đáng kể. Sử dụng hệ thống Magnaporthe oryzae pathosystem của cây lúa, người ta chứng minh được PTI (pattern-triggered immunity) kích hoạt sự tái cấu trúc actin nhanh và chuyển qua tùy thuoo65c vào protein “Class II formin” BENT UPPERMOST INTERNODE1 (BUI1). Sự phá vỡ các thể sợi actin bằng latrunculin B làm tăng đáng kể sự nhiễm bệnh của cây lúa đối với nấm M. oryzae. Quan trọng là, gen đột biến  bui1 không chỉ biểu hiện  sức kháng bị suy giảm, mà còn bị tấn công bởi vi khuẩn bạc lá Xanthomonas oryzae pv. oryzae, nấm bây bệnh đốm vằn Rhizoctonia solani. Người ta xác định rằng điều này làm tăng cường sự nhiễm bệnh đối với nhiều pathogens từ hiện tượng ROS scavenging activity của gen đột biến bui1, trung gian bởi điều tiết theo kiểu “up” của gen mã hóa peroxidase và sự giảm đi tích tụ của H₂O₂. Hơn nữa, kết quả phân tích di truyền cho thấyt BUI1 hoạt động ở cận dưới của supressor miễn dịch có tên là RESISTANCE OF RICE TO DISEASES1 (ROD1), giống như đột biến bui1 gắn với tính kháng phổ rộng qua trung gian của rod1. Kết quả xem BUI1 là một regulator chủ chốt liên kết với sự tái cấu trúc của khung tế bào đối với truyền tín hiệu miễn dịch qua trung gian receptor và sự kiện sinh lý “ROS homeostasis” khi có tương tác giữa ký sinh và ký chủ, mang lại những hiểu biết mới về sự tích hợp động thái actin với cơ chế tự vệ của cây lúa (4).

Hình: BUI1 tích cực điều tiết tính kháng bệnh đạo ôn của cây lúa

TÀI LIỆU THAM KHẢO

(1)Wen Yang, Renhan Li, Man Feng, Zhe Chen, Weiwei Guo, Yumei Zhang, Huiru Peng, Yingyin Yao, Zhaorong Hu, Feng Qin, Ive De Smet, Mingyi Bai, Zhongfu Ni, Qixin Sun, and Mingming Xin. 2026. The TaMYB55–TaSnRK1α1–TabZIP9 module confers heat stress tolerance in wheat. PNAS July 1 2026; 123 (27) e2601097123. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2601097123

(2) Dandan Dou, Jianjun Sun, Salah Fatouh Abou-Elwafa, Chenyu Wang, Di Cao, Xinhai Guo, Yuxi Guo, Chaoming Ding, Jiaqi Wang & Nora M. Al Aboud. 2026. Genetic diversity, GWAS, and candidate genes identification for plant architecture traits in maize (Zea mays L.). TAG, July 9 2026; vol. 139; article 195

(3)Feifan Chen, Jiajun Wei, Yiwei Wen, Daolong Liao, Jiayu Liu, Xuzhen Li, Kaihong Hu, Jiayu Guo, Shanming Li, Hongyu Pu, Fanyang Jin, Libo Tian & Sang Shang. 2026. Fine mapping and characterization of the bitter gourd mature fruit-length QTL mfl5.1 reveals a lectin receptor-like kinase gene McLECRK1b controlling fruit elongation. TAG July 10 2026; vol. 139; article 199

(4)Hui Lin, Kaixuan Cui, Jingyi Wang, Yanlong Jin, Xi Zhang, Yiduo Lu, Xuanxuan Wu, Li Zhang, Shasha Liu, Jiyun Liu, Qun Li, Yiwen Deng, Weibing Yang, Zuhua He, Mingjun Gao. 2026. BUI1 coordinates actin cytoskeleton remodeling and ROS homeostasis to confer broad-spectrum disease resistance in rice. Stress Biology July 2 2026; 6(1):48. doi: 10.1007/s44154-026-00321-5.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU