Tuần tin khoa học 1006 (24-30/08/2026)

Các giọt lipids mang lại khả năng tự vệ kháng siêu vi phụ thuộc vào tín hiệu SA mà không gây ảnh hưởng tiêu tực đến sinh trưởng (1)

Các giọt lipids LDs (lipid droplets) từ lâu chỉ được xem đơn thuần là những đơn vị dự trữ lipid, nhưng vai tò của chúng trong cơ chế miễn dịch thực vật vẫn còn được biết rất ít. Nghiên cứu này cho thấy rằng các LDs đóng góp tích cực vào hệ thống tự vệ chống lại siêu vi, phụ thuộc vào đường truyền tín hiệu salicylic acid (SA) của cây trồng. Sử dụng virus gây bệnh khảm sọc trên cây lúa mạch (barley stripe mosaic virus) làm mô hình tham chiếu, tác giả chỉ ra rằng virus khi xâm nhiễm vào cây sẽ kích hoạt sự hình thành LD, và tăng cường hàm lượng LD có tính chất di truyền học ss4 biểu hiện tính kháng phổ rộng với nhiều loại hình virus thuộc (+)ssRNA mà không làm tổn thương đến tăng trưởng cây trồng. Chúc năng kháng siêu vi này được bảo tồn qua loài sinh vật, từ cây thuốc lá Nicotiana benthamiana đến những loài cây trồng chủ lực như lúa. Kết quả nghiên cứu xác định LDs là chất điều hòa tích cực (positive regulators) của miễn dịch thực vật và mở ra những khả năng mới trong kỹ thuật di truyền và cải tiến giống cây trồng kháng virus.

Trong thí nghiệm này, tác giả xem xét BSMV (barley stripe mosaic virus) trên cây lúa mạch, một loại hình (+)ssRNA virus, tác giả tìm thấy được khi chúng lây nhiễm sẽ kích hoạt đáng kể sự phong phú của giọt lipids LD trong cây thuốc lá Nicotiana benthamiana và cây lúa mì. Áp dụng phương pháp “split-TurboID–based proximity labeling”, tác giả phân lập được protein LDAPs (LD-associated proteins) tại lục lạp màng võng nội chất (ER–chloroplast) như vị trí tiếp xúc. Gia tăng sự hình thành LD thông qua  biểu hiện mạnh mẽ FIT2 của chuột hoặc NbLDAP2.1 của cây làm giảm được kết quả tích tụ siêu vi, trong khi đó, làm suy giảm quá trình hình thành LD dẫn đến kết quả bệnh nhiễm nặng hơn. Phương pháp chụp hình tế bào sống (live cell imaging) và phân tích di truyền cho thấy LDs di chuyển dọc theo các sợi actin, tập trung quanh các lục lạp, và góp phần vào miễn dịch chống lại siêu vi thông qua cơ chế phụ thuộc vào salicylic acid (SA). Bên cạnh đó, LDs liên quan đến tính kháng đa virus loại hình (+)ssRNA trong cây thuốc lá N. benthamiana và virus (–)ssRNA trong cây lúa. Những phát hiện này khẳng định vai trò LDs trong khả năng tự vậ chống lại virus phụ thuộc vào tín hiệu SA mà điều này không ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây, đề ra một phương pháp có nhiều tiềm năng tạo giống cây trồng kháng virus nhờ kỹ thuật di truyền.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2600696123 

Thực hiện “fine mapping” và phân tích gen ứng cử viên của gen tgc1 (tassel glume closure1 ) của hệ gen cây bắp (Zea mays L.) (2)

Đột biến tgc1 (tassel glume closure1) được người ta phân lập được và hình thành nên bản đồ di truyền của nó, bên cạnh, gen ZmKAO1, mã hóa protein có chức năng là men ent-kaurenoic acid oxidase, là gen chủ chốt có tính chất ứng cử viên theo nghiên cứu này.

Việc mở cửa đúng thời điểm của mày hoa đực của cây bắp (tassel glume) là tính trạng cực kỳ quan trọng ảnh hưởng đến thụ phấn chéo và chọn giống con lai F1 (hybrid) breeding. Tuy vậy, trong hệ gen cây bắp (Zea mays L.), những gen có liên quan đến tính trạng này  vẫn chưa được khai thác hiệu quả. Ở đây, các tác giả xác định được gen tassel glume closure1 (tgc1), một đột biến lặn  biểu hiện trong sự đóng lại mày hoa đực (cờ bắp), không đùn ép bao phấn (anther non-extrusion), và không phát tán phấn hoa khi cây bắp chưa đủ trưởng thành. Phương pháp giải phẩu học và phương pháp SEM (scanning electron microscopy: quét trên kính hiển vi điện tử) cho thấy kiểu hình đột biến tgc1 do sự cản trở quá trình kéo dài sợi và sự phồng lên của dảy bao hoa (lodicule swelling). Người ta lập bản đồ di truyền locus tgc1 và xác định được gen Zm00001eb379120, mã hóa enzyme có tên là ent-kaurenoic acid oxidase1 (ZmKAO1), là gen ứng cử viên chủ lực của locus tgc1. Phân tích hệ phiên mã cho thấy sinh tổng hợp gibberellin (GA) bị gián đoạn ở bồng cờ tgc1, nếu có bổ sung GA3 từ bên ngoài vào sẽ hoàn toàn cứu sống được kiểu hình đột biến tgc1. Trên cơ sở đột biến gen tgc1, người ta đề nghị hệ thống có thuật ngữ khoa học là:  hệ thống 2 dòng mới PGTL (Pseudo-Genic Male SterilityTwo-Line) để sản xuất hạt bắp lai F1. Những phát hiện này làm phong phú thêm hiểu biết của chúng ta về chức năng của ZmKAO1 đối với quá trình mở đúng thời điểm của mày hoa đực, đồng thời cung cấp nguồn vật liệu di truyền mới cùng phương pháp kỹ thuật đầy triển vọng cho việc sản xuất hạt giống ngô lai thương mại (2).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05353-z 

Gen COBRA-Like9 của loài Glycine tabacina làm tăng tính chịu mặn của giống đậu nành (3)

Đậu nành là loài cây trồng cung cấp nguồn protein và nguồn dầu chất lượng cao; đậu nành đóng vai trò cực kỳ cần thiết  đảm bảo an ninh dinh dưỡng và kinh tế. Sự tăng tăng dân số nhanh  trên thế giới, cung cầu đậu nành mất cân đối, và sự thất thoát năng suất do đất bị nhiễm mặn đặt ra tính cấp thiết phải cải tiến giống đậu nành chịu mặn. Loài đậu nành hoang dại đa niên Glycine sp. mang nguồn gen đa dạng và là nguồn dự trữ vật liệu di truyền mang gen chịu mặn rất tốt. Nghiên cứu này định tính một cách có hệ thống họ gen COBL trong quần thể chịu mặn của loài Glycine tabacina (Labill.) Benth., loài đậu nành hoang dại có thể chịu được độ mặn 500 mM NaCl với tỷ lệ cây sống sót 100% so với tỷ lệ 5% của giống đậu nành trồng trọt. Người ta xác định được 44 gen GtCOBL gần như số lượng gấp đôi so với giống đậu nành canh tác nhờ sự kiện tứ bội thể (tetraploidization) và sự kiện nhân đôi nối tiếp (tandem duplication). Tác giả phân lập được kỹ hơn một gen mới chịu mặn, gen GtCOBRA-Like9 (GtCOBL9), dẫn xuất từ loài G. tabacina, gen này mã hóa một protein ở màng plasma có mô típ “cellulose-binding” và mỏ neo GPI, hỗ trợ vai trò tiềm năng của nó trong cải biên thành tế bào. Phương pháp làm rõ chức năng ghi nhận có sự bie3u hiện mạnh mẽ gen GtCOBL9 trong giống đậu nành trồng - chịu mặn ở giai đoạn cây non. Hàm lượng cellulose tăng ở rễ đậu nành của dòng cây mang gen GtCOBL9-OE chứng tỏ rằng GtCOBL9 có chức năng trong mô phỏng thành tế bào. Chú ý, tác giả phát hiện ra một tương tác mới giữa GtCOBL9 và những phân tử regulators có chức năng vận chuyển ion như GmAKT1 và GmCAX1. Các gen này điều tiết theo kiểu “up” trong dòng đậu nành biểu hiện mạnh mẽ gen GtCOBL9 và rễ dòng dậu nành mang gen GtCOBL9-OE−1 Biểu thị khả năng giữ ion K+ cao hơn, khả năng thải ion Na+ tăng nhiều hơn, trong khi, không có khác biệt ý nghĩa nào về hàm lượng ion tổng số giữa dòng đậu nành mang gen GtCOBL9-OE và dòng đậu nành đối chứng (wildtype), như vậy, gen GtCOBL9 được gắn liền với động thái ion flux nhiều hơn là tích tụ khối lượng lớn (bulk accumulation). Bên cạnh đó, dòng đậu nành mang gen GtCOBL9-OE biểu thị  ROS (reactive oxygen species accumulation) giảm, biểu hiện thấp hơn gen GmRbohB2 và gen GmAOX1, hoạt tính men catalase (CAT) cao hơn, hàm lượng proline tăng, gợi ra m65t một điều là: Có vai trò trong giảm thiểu stres bởi ô xi hóa (oxidative stress). Kết quả nghiên cứu xác định một gen GtCOBL9 mới, gen này có liên quan đến tính chống chịu mặn của giống đậu nành trồng trọt thông qua cải biên thành tế bào, điều chỉnh ion và ô xi hóa, tuy nhiên, các cơ chế phân tử cần phải được nghiên cứu sâu hơn nữa (3).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05331-5 

Tương tác di truyền giữa hai gen Bph50 và Bph51 điều khiển tính kháng rầy nâu trên lúa (4)

Lúa gạo đóng vai trò là nguồn lương thực chủ yếu của phân nửa dân số toàn cầu, sản xuất lúa ổn định là yêu cầu cấp thiết của an ninh lương thực toàn thế giới. Rầy nâu (BPH, Nilaparvata lugens Stål.) được xếp vào nhóm dịch hại số một hại lúa tại châu Á. Phát triển giống lúa kháng rầy nâu thông qua sự phát hiện gen kháng là chiến lược kiểm soát bền vững nhất. Tác giả đã xác định được 2 loci mới kháng rầy nâu, Bph50 và Bph51, thông qua phân tích nguồn vật liệu lúa hoang mang gen kháng rầy GXU184 (Oryza rufipogon) sử dụng phương pháp BSA-seq và QTL mapping. Đáng chú ý là, không phải locus Bph50 hay Bph51 khi đứng riêng mang tính kháng; thay vào đó, sự hiện diện mang tính kết hợp trong dòng lúa hồi phụ được tính kháng cao được quan sát trong dòng dẫn xuất GXU184. 

Hình: Xác định vị trí sơ bộ của các gen kháng BPH. A Phổ biến thiên di truyền thông qua BSA-seq (bulk segregant analysis sequencing) xác định các chỉ thị SNPs  chỉ thị InDels. Ba tập đoàn giống biểu thị thành phần phân bố: (giá trị cao) Δ(SNP-index), (giá trị giữa) Δ(InDel-index), và (giá trị thấp) Δ(All-index) trên nhiễm sắc thể (Δ(All-index) biểu thị phần giao của Δ(SNP-index) và (InDel-index)). Trục X chỉ ra các vị trí trên nhiễm sắc thể, với các điểm dữ liểm có tô màu biểu trưng cho các vị trí của từng variant riêng (SNPs/InDels) đường màu đen là đường biểu diễn loess. Threshold lines là 95% mức in cậy (xanh dương); 99% mức tin cậy (tím). Một locus kháng rầy nâu ứng cử viên được nhấn mạnh bởi hộp chữ nhật màu đỏ. B Vị trí phát hiện gen kháng rầy nâu trong bản đồ di truyền liên kết trên nhiễm sắc thể số 4 được cấu trúc bởi quần thể con lai F2 từ tổ hợp lai 9311/GXU184 thông qua 15 makers phân tử. Chỉ thị phân tử D04001 thông qua D04015 được biểu hiện trên hình, theo sau là giá trị khỏang cách di truyền (cM). PEV viết tắt từ percentage of total phenotypic variance explained by the locus (locus giải thích được bao nhiểu phần trăm phương sai kiểu hình)

Kết quả “fine mapping” định vị được Bph50 ở vùng có độ lớn phân tử 177 kb (6.732-6.909 Mb) trên nhiễm sắc thể 4S và gen Bph51 ở vùng có độ lớn phân tử 700 kb (15.035-15.735 Mb) trên nhiễm sắc thể 4L. Người ta phát triển quần thể con lai gần như đảng gen NIL (near-isogenic line) (NIL) 9311Bph50/Bph51 mang cả hai loci thông qua phương pháp chọn giống nhờ marker (MAS), phương pháp này biểu thị được tính kháng rầy nâu mạnh mẽ mà không làm giảm hiệu suất tính trạng nông học cần thiết. Phân tích tích hợp “transcriptomic” và “mô học” cho thấy rằng cơ chế tính kháng rầy nâu bao gồm điều tiết kiểu “up” với gen điều khiển tính trạng sinh tổng hợp cellulose và sự tích tụ polysaccharides ví dụ cellulose ở bẹ lá lúa. Việc tăng cường vách tế bào như vậy có khả năng làm tăng độ cứng của mô, hình thành nên rào cản vật lý mà rào cản ấy làm khó khăn cho sự châm chích của vòi hút nhựa của con rầy trong quá trình BPH xâm nhiễm cây lúa. Kết quả đưa ra mộ cơ chế mới kháng rầy nâu, trong đó, hai gen Bph50 và Bph51 tương tác di truyền với nhau cho ra kết quả kháng rầy, mang lại những hiểu biết có giá trị trong cải tiến giống lúa cao sản kháng rầy nâu bền vững (4).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41518557/ 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.    Lifan Zhou, Zhiyan Wen, Chenchen Zhong, Dingliang Zhang, Qianshen Zhang, Ruiqi Wang, Jia Ning Duan, Kun Zhang, Zhen Li, Xiaoyun Zhao, Aodong Mei, Yuanzhi Wang, Tong Zhou, Linlin Du, Jinfang Chu, Shujing Cheng, Xiaofei Zhao, Meng Yang, Dawei Li, Savithramma P. Dinesh-Kumar, and Yongliang Zhang. 2026. Lipid droplets confer SA-dependent antiviral defense without growth penalty. PNAS August 10 2026; 123 (33) e2600696123
2.    Ziwen Shi, Jinmiao Qin, Sheng Zhang, Yujiao Gao, Qing He, Hongyang Yi, Tingzhao Rong & Moju Cao. 2026. Fine mapping and candidate gene analysis of tassel glume closure1 (tgc1) gene in maize (Zea mays L.). Theoretical and Applied Genetics; August 19 2026; vol. 139; article 234
3.    Sawaira Jadoon, Zhengwei Zhang, Menghui Tan, Shanshan Zhang, Dan Zhang, Yijie Chen, Yajun Xiong, Huan Yu, Xin Su, Fan Zhang, Jun Wang & Lijuan Qiu. 2026. The COBRA-Like9 from Glycine tabacina enhanced salt tolerance in cultivated soybean. TAG, August 20 2026; vol. 139; article 238
4.    Kaichong Teng, Xuan Wang, Xuemei Qin, Zejian Huang, Shiye Meng, Binghuan Liu, Weiqing Yan, Shiwang Ma, Menglun Zhang, Yonghong Xie, Zhupeng Fan, Xueying Cao, Mengyang Li, Kaizun Xu, Rongbai Li, Jianxiong Li. 2026. Genetic Interaction Between Bph50 and Bph51 Confers Resistance to Brown Planthopper in Rice. Rice (N Y);  2026 Jan 10;19(1):10. doi: 10.1186/s12284-025-00882-5.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU.