Tuần tin khoa học 1002 (27/7 - 2/8/2026)

Protein của đậu nành SUMO Protease GmOTSa xác định gen đích GmLOX31 để tăng cường tính trạng chịu mặn và khô hạn (1)

Năng suất đậu nành bị tác động đánh kể bởi khô hạn và mặn, mà cơ chế phân tử của tính trạng ấy vẫn chưa được biết rõ qua trung gian SUMO protease GmOTSa. Để nhấn mạnh khoảng trống ấy, người ta xem xét gen GmOTSa ở trạng thái biểu hiện mạnh mẽ và đột biến có chủ đích bằng cách knockout gen mục tiêu thông qua hệ thống CRISPR/Cas9 để nghiên cứu chức năng gen cũng như lộ trình điều tiết gen ấy. Gen GmOTSa tăng cường khả năng chịu hạn và chịu mặn thông qua gôc ô xi tự do ROS (scavenging reactive oxygen species), mô phỏng hóa sự chuyển động của khí khổng nhờ ABA, và làm tăng biểu hiện của những gen phản ứng khi có stress xảy ra. Tác giả tiến hành phân tích proteomics số lượng có tính chất “label-free”, kết quả là làm giàu  lộ trình liên quan đến quá trình chuyển hóa  linoleic acid trong điều kiện bị stress. Bên cạnh đó, GmOTSa tương tác vật lý với 13-lipoxygenase GmLOX31, tạo điều kiện cho quá trình “deSUMOyl” hóa diễn ra, mà kết quả là ổn định được protein GmLOX31 rồi tăng cường sinh tổng hợp jasmonic acid (JA). Kết quả đồng biểu hiện GmOTSa và GmLOX31 dẫn đến sự cải tiến có tính hỗ trợ cho nhau trong tính trạng chống chịu của đậu nành. Kết quả hé lộ mộ mô đun điều tiết mới có sự deSUMOyl hóa GmOTSa và GmLOX31, gắn kết deSUMOyl hóa thành biến dưỡng lipid và thích nghi với stress phi sinh học của cây đậu nành.

Xem https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.6c02531

Chỉnh sửa gen EMF1 bằng hệ thống CRISPR để cải tiến động thái trổ bông hàng ngày của lúa japonica (2)

Động thái trổ bông hằng ngày của cây lúa gắn rất chặt với hiệu quả của sản xuất lúa lai F1. Theo nghiên cứu này, người ta sử dụng hệ thống TKC (Transgene Killer CRISPR) để cải biên gen EMF1, một regulator của các kiểu hình ra bông hàng ngày được xác định trước đó là một vật chất có trong giống lúa japonica, tên là Hanhui 89. Kết quả giải trình tự cây transgenic T₀ cho thấy hiệu quả chỉnh sửa gen cao của hệ thống TKC tại locus đích EMF1. Trong các cây được chỉnh sửa như vậy, có 6.0% mang đột biến đồng hợp tử, 75.8% mang đột biến dị hợp tử, còn lại 18.2% mang đột biến có tính chất “biallelic”. Đánh giá các tính trạng nông học cần thiếttrong thế hệ T₂ đồng hợp tử cho thấy động thái của tính trạng trổ bông hàng ngày (daily flowering dynamics) đã diễn ra sớm hơn 2 giờ so với cây nguyên bản WT (wild-type) làm đối chứng. Chú ý, khối lượng 1.000- hạt tăng lên đáng kể, trong khi, các tính trạng nông học khác không thay đổi. Kết quả cho thấy alen bị knockout EMF1 qua hệ thống TKC, có thể được áp dụng để cải biên động thái trổ bông hàng ngày cây lúa japonica.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s40502-026-00962-8

Đột biến gen “pseudouridine synthase” BrTRUD1 làm cho lá bắp cải Tàu bóng lên (3)

BrTRUD1 mã hóa protein có tên là pseudouridine synthase là gen điều khiển tính trạng là bắp cải Tàu bóng lên (Chinese cabbage: Brassica rapa), chức năng của gen này được minh chứng thông qua chuyển gen đích vào cây mô hình Arabidopsis.

Tính trạng lá bóng (leaf glossiness) rất cần thiết thei thị hiếu người tiêu dùng trên thị trường bắp cải Tàu. Người ta phân lập được một đột biến lặn wdm21 từ quần thể con lai đột biến hóa chất EMS từ quần thể giống đơn bội kép DH của dòng bắp cải ‘FT.’ Kết quả phân tích di truyền cho thấy tính trạng đột biến này được điều khiển bởi một gen lặn trong nhân. Kết quả chạy trình tự MutMap  và kết quả đánh giá kiểu gen KASP đã xác định được gen  BraA03g032280.3.5 C là gen ứng cử viên. BraA03g032280.3.5C là gen đồng dạng với gen AtTRUD1 của cây Arabidopsis. Nó mã hóa protein có tên là pseudouridine synthase. Sự thay thế base C-T xảy ra ở vị trí vùng cận trên 270 bp của codon khởi đầu ATG (start codon) trong promoter của gen BrTRUD1. Đột biến này làm giảm đáng kể hoạt động của promoter ấy và dẫn đến sự biểu hiện thấp của gen BrTRUD1 tại locus wdm21. Phân tích sự định vị trong tế bào cho thấy BrTRUD1 có trong nhân. Sự bổ sung có tính chất dị hợp của cây mô hình Arabidopsis chứng minh rằng trud1 có thể khôi phục Col-0 thông qua biểu hiện mạnh mẽ của gen BrTRUD1 trong trud1. Kết quả chứng minh được đột biến BrTRUD1 có thể dẫn đến kết quả lá bóng láng (glossy leaf), làm bắp cải có giá trị cao hơn về kinh tế trong thị trường rau.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05301-x

Phân tích quy mô “Pan-Genome” và phổ biểu hiện của họ gen HIPP cây sắn (4)

Sắn (Manihot esculenta Crantz) được xếp là cây lượng thực lớn đứng hàng thứ sáu trên thế giới và đóng vai trò quan trọng về kinh tế và năng lượng. Protein cây HIPP thường “isoprenyl” hóa kim loại nặng. Đó là những metallochaperones bao gồm phản ứng sinh lý “metal homeostasis” (bảo hòa kim loại và nhốt chúng trong không bào) cũng như thích nghi với stress ở cây có mạch. Tuy nhiên, nghiên cứu về định tính và chức năng của HIPPs trong cây sắn vẫn chưa được khai thác. Tác giả tiến hành phương pháp nghiên cứu ở quy mô “pan-genome-wide” để định tính và nghiên cứu chức năng của MeHIPPs trong 33 mẫu giống sắn. Các phân tích tiếp theo đó xem xét đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chúng, định vị chúng trong tế bào, xếp theo huyết thống, giá trị tỷ lệ Ka/Ks, định vị trên nhiễm sắc thể, synteny (gen đồng dạng), cấu trúc gen, và nguyên tố cis-acting. Thêm vào đó, phổ biểu hiện gen MeHIPPs ở các mô khác nhau và tập hợp tế bào ở mức “subsets”, dưới điều kiện khác nhau về stress, người ta tiến hành phân tích cơ sở dữ liệu transcriptome và phân tích qRT-PCR. Kết quả cho thấy có tổng số 59 gen MeHIPP ở quy mô “pan-genes” được phân lập thành công. Trong đó, có 5 gen chủ chốt (core genes), 22 softcore genes, 17 dispensable genes, và 15 private genes, tất cả were phân bố không đều trên nhiễm sắc thể. Kết quả phân tích di truyền huyết thống cho thấy (phylogenetic analysis) các gen này  được xếp thành 5 phụ nhóm chủ lực. kết quả phân tích tiến hóa cho thấy có sự lặp đoạn phân tử xảy ra chiếm ưu thế trong khi phát triển thành viên trong họ gen và hầu hế thành viên ấy đều chịu tác động chính bởi chọn lọc. Phân tích  Cis-element nhấn mạnh được tầm quan trọng của MeHIPPs trong sự thích nghi của cây với biến động ngoại cảnh. Phổ biểu hiện gen cho thấy có sự tham gia rộng rãi của các gen MeHIPP khi cây sắn phản ứng với xâm nhiễm của vi khuẩn Xanthomonas phaseoli pv. manihotis (Xpm) và stress khô hạn. Nhiều gen MeHIPP khác biểu hiện với mức độ phân tử transcript thay đổi tùy theo mô và subsets của tế bào. Kết quả phân tích qRT-PCR cho thấy gen MeHIPP có chọn lọc biểu hiện khác biệt khi cây nhiễm kim loại năng Cd. Nghiên cứu này cung cấp kiến thức cơ bản để định tính chức năng các gen MeHIPP cũng như mối liên quan trong sự tiến hóa của chúng, đặt nền tảng lý thuyết cho các nghiên cứu sâu hơn về kháng stress.

Xem https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12940333/

Hình: Di truyên huyết thống; sự có mặt và không có mặt của họ gen MeHIPP. (A) Heatmap biểu thị có mặt /văng mặt trong HIPP genes quan 31 mẫu giống sắn. Xanh dương đậm là có mặt của gen, màu trắng white denotes biểu thị vắng mặt của gen. (B) Cây gia hệ họ gen HIPP của hệ gen cây sắn. Cây gia hệ được phân thành 5 clades, ký hiệu I–V. Màu sắc khác nhau biểu thị subgroups khác nhau. Hình vuông là core genes, vòng tròn là softcore genes, dấu hoa thị là dispensable genes, và tam giác là private genes.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Sibo Wang, Jingsong Guo, Shaoqing Gao, Kexin Yin, Yongyang Shu, Jianing Li, Wei J. 2026. Soybean SUMO Protease GmOTSa Targets the GmLOX31 to Promote Drought and Salt

2. E Li, Nai Wu, Mengchen Li, Yanan Wang, Feiming Wang, Xingxing Luo, Ao Li & Anning Zhang. 2026. CRISPR-mediated editing of the EMF1 gene improved daily flowering dynamics in Japonica rice. Plant Physiology Reports. Published: 15 June 2026

3. Ningqi Zhao, Gengxing Song, Xinyuan Li, Chang Liu, Jiaqi Zou, Guoliang Yang, Zhiyong Liu & Hui Feng. 2026. The mutation of pseudouridine synthase gene BrTRUD1 resulted in glossy leaf in Chinese cabbage. Theoretical and Applied Genetics; July 9 2026; vol. 139; article 198

4. Zhanming Xia, Jiazheng Zhao, Changyi Wang, Shuwen Wu, Yuwei Zang, Dayong Wang, Shousong Zhu, Yi Min. 2026. Pan-Genome Analysis and Expression Profiling of HIPP Gene Family in Cassava. Genes (Basel); 2026 Jan 27; 17(2):136. doi: 10.3390/genes17020136.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU