Tuần tin khoa học 1010 (21-27/9/2026)

Phát triển các chỉ thị phân tử liên quan đến tính trạng chống chịu mặn kiềm của cải dầu (Brassica napus L.) (1)

Có tổng cộng 947 markers liên quan đến tính trạng chống chịu mặn kiềm và có một chịp xác định kiểu hình “5K cGPS” đã được phát triển, cung cấp công cụ hữu hiệu và thực tiễn phục vụ chiến lược MAS.

Cải dầu (Brassica napus L.) tương đối chống chịu giỏi với mặn kiềm và biểu thị tiềm năng rất lớn trong việc sử dụng bền vững và cải tiến quản lý đất mặn kiềm. Tuy nhiên, nội dung cải tiến giống cải dầu có tính chống chịu cao vẫn tùy thuộc chủ yếu vào lai giống truyền thống kết hợp với chọn lọc dựa trên kiểu hình, mà hiệu quả chọn giống còn nhiều trở ngại. Theo nghiên cứu này, những gen trước đây được báo báo là gen đích  chịu mặn kiềm của rapeseed, lúa, bắp, lúa mì, cao lương, và cây Arabidopsis đã được người ta sưu tập. Phân tích sự phối hợp trên cơ sở gen ứng cử viên đã cho phép người ta phát triển được các chỉ thị phân tử và một bộ chip đánh giá kiểu gen. Có tất cả 483 gen gắn kết rất mạnh mẽ được phân lập, trong đó, có 355 gen chứa những haplotypes hữu dụng. Markers phân tử được phát triển thành công cho 275 gen, bao gồm 746 KASP và 201 InDel, 4 cặp chỉ thị phân tử được chọn ngẫu nhiên để minh chứng. Thêm nữa, có một bộ chip “5K cGPS liquid-phase” (HZSW-cGPS-BRNAP-04), đã được phát triển và cho thấy tỷ lệ xác định kiểu gen cao và khả năng lập lại (reproducibility) xuất sắc khi đánh giá kiểu gen. Những markers bộ chip này được kỳ vọng là cải tiến hiệu quả lai tại giống cải dầu chống chịu được mặn kiềm. Nghiên cứu này cung cấp nhiều công cụ hữu ích phục vụ đánh giá thế hệ đầu tiên và chiến lược MAS (marker-assisted selection), cung cấp một nền tảng cho lai tạo giống trên cơ sở thiết kế chỉ thị phân tử tạo giống cải dầu cao sản chịu mặn kiềm tốt (1).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05376-6

Hai mươi mốt năm thực hiện lai ba dòng đã định hình được sự đa dạng và sự hỗ trợ bổ sung của ngân hàng gen cây củ cải đường đực và cái (2)

Lai ba dòng để có con lai “hybrid” của giống củ cải đường được kết hợp với sự biệt hóa mạnh mẽ trong hệ gen giữa nguồn vật liệu bố, mẹ và sự biệt hóa mạnh mẽ của haplotype ở tại những loci có liên quan đến tính trạng nông học cần thiết trong hai thập niên qua.

“Three-way hybrid breeding” (lai ba dòng) đã và đang được sử dụng trong nhiều loài cây trồng chủ lực để gia tăng năng suất hạt và quản lý tốt hơn cường lực lai (heterosis). Chọn tạo giống củ cải đường (Beta vulgaris ssp. vulgaris) dựa hoàn toàn vào chính nó và kết hợp được tính bất dụ tế bào chất (CMS) và đơn bào (monogermity) để khai thác ưu thế lai thông qua sự kết hợp nguồn vật liệu bố mẹ. Các hệ quả về genomics của lai tạo vẫn còn được định tính rất kém. Người ta đã tập họp được cơ sở dữ liệu độc đáo bao gồm 1285 mẫu giống củ cải đường qua 21 năm tuyển chọn trong chương trình cải tiến giống, đánh giá kiểu gen nhờ chỉ thị SNP với 10.033 markers, để xem xét kiến trúc di truyền và động thái chọn lọc ra làm sao. Phương pháp PCA (principal component analysis) và phương pháp “admixture” cho thấy một sự biệt hóa rất rõ giữa các nguồn vật liệu bố mẹ khác nhau. Hơn 21 năm, vật liệu bố cho xu hướng suy giảm đáng kể trong đa dạng di truyền, theo sau là gia tăng sự biệt hóa bên trong nhóm (inter-pool differentiation). Giá trị LD (linkage disequilibrium) giảm trong nguồn vật liệu mẹ gần đây, phản ánh thực tiễn hiện trạng chọn giống, dang gia tăng sự xáo trộng alen (allele shuffling). Kết quả quye1t có chọn lọc xác định được 174 chỉ thị SNPs bên ngoài biệt hóa được nguồn vật liệu (pools). Chỉ thị bên ngoài (outliers) tập họp thành 7 haploblocks, bao gồm một vùng có rhizomania-resistance gene (Rz1), càng ngạc nhiên hơn, có một vùng mang  locus B (BvBTC1) khởi nguồn thuần hóa cây trồng này. Kết quả chứng minh rằng trong 21 năm qua, chọn tạo giống 3 dòng đã và đang làm tăng sự biệt hóa giữa nguồn vật liệu “heterotic”  và sự biến thể “haplotype” có tính chất định hònh tại những loci quyết định tính trạng nông học chính, cung cấp một cơ sở thuộc hệ gen phục vụ đánh giá trong tương lai về ảnh hưởng của chúng trên hiệu quả nông học mà chúng ta mong muốn (2).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05366-8

Lắp ráp hệ phiên mã dựa trên trình tự tham chiếu của cây hồ tiêu Piper nigrum L. giúp phát hiện những gen mới và phân tử transcripts mới trong tính chống chịu khô hạn (3)

Cây hồ tiêu (Piper nigrum L.), nổi tiếng là "Vua của Gia Vị," có vai trò về kinh tế và giá trị y học nhưng hồ tiêu là cây dễ nhạy cảm với hạn hán, làm tác động xấu đối với tăng trưởng và phát triển của cây. Nhiều nghiên cứu đã và đang báo cáo tác động của stress khô hạn trên đặc điểm hình thái học, sinh lý học, sinh hóa học, trong khi cơ chế phân tử của tính chống chịu khô hạn chưa được khai thác nhiều.

Nghiên cứ này tập trung cào cơ chế phân tử của tính chịu khô hạn của cây hồ tiêu thông qua xác định gen DEGs (differentially expressed genes) thông qua phân tích so sánh hiệu ứng phiên mã của mẫu giống chịu hạn (No. 4226) trong điều kiêu nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức thiếu nước, rồi minh chứng bằng phân tích đồng thể hiện các gen DEGs  của mẫu chống tiêu chịu hạn (IISR Thevam và Acc. No. 4226), mẫu giống tiêu nhạy cảm với khô hạn (Panniyur-1) trong điều kiện thiếu nước.

Lắp ráp dữ liệu RNAseq data dựa trên trình tự tham chiếu và  phân tích biểu hiện gen DEGs cho thấy có tất cả 2.780 DEGs ví dụ như RUBISCO-S, 50S_RP, SPX, gắn kết với sự đồng hóa carbon quang hợp, sự điều tiết khi có stress xảy ra của tổng hợp protein và trạng thái sinh lý bảo hòa phosphate (phosphate homeostasis) trong khi cây bị stress dinh dưỡng và khô hạn, theo thứ tự. Kết quả chú thích theo chức năng (functional annotation) nhấn mạnh nhiều tiến trình sinh học xảy ra như tái lập trình chất biến dưỡng và sinh tổng hợp chất biến dưỡng thứ cấp, khi ấy, phân tích lộ trình như vậy nhấn mạnh được vai trò của biến dưỡng tinh bột, biến dưỡng sucrose và chu trình phân tử RNA trong diễn biến thích nghi với khô hạn.

Minh chứng của những gen DEGs chủ chốt như catalase, defensin, RUBISCO, MYB101, SGNH, GIB67 và ZAT10 thông qua kết quả chạy RT-qPCR khẳng định rằng cơ sở dữ liệu transcriptome này và sự biểu hiện cao hơn của các mẫu giống tiêu chịu khô hạncho thấy vai trò của chúng trong chống chịu hạn. Kết quả còn cung cấp những hiểu biết quý giá về mối tương quan giữa cơ chế phân tử và cơ chế sinh lý về khả năng chịu hạn của cây hồ tiêu; tạo nền tảng cho cải tiến giống tiêu cao sản chịu hạn (3).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41647647/

Hình Kết quả phân tích Gene Ontology và KEGG Pathway của những gen DEGs (a) Tiến trình sinh học; (b) Thành phần tế bào; (c) Chức năng phân tử; (d) KEGG Pathways.

Giải mã khả năng chống chịu stress của cây hồ tiêu (Piper nigrum L.): từ thành tựu khoa học hiện nay đến cơ hội mới nổi lên (4)

Cây hồ tiêu (Piper nigrum Linn.), là một trong những loài cây trồng mang hiệu quả kinh tế lớn nhất trong cây gia vị, đang đối mặt với thách thức bở stress liên quan đến biến đổi khí hậu, sâu bệnh hại tăng, sức khỏe đất giảm, tất cả đang đe doại đến năng suất hồ tiêu và sự phát triển bền vững ngành hàng này. Trong khi, những nghiên cứu trước đây tập trung nhiều về nguồn vật liệu genomic hồ tiêu, chiến lươc lai tạo giống mới, và quản lý bệnh hại, thì sự tích hợp các công nghệ “multi-omics”, khoa học “microbiome”, và trí tuệ nhân tạo AI hiện nay đang làm tăng cường tính chống chịu stress. Rất tiếc sự chú ý về nội dung này còn hạn chế. Bài tổng quan này tổng hợp các tiến bộ gần đây về cơ chế phân tử chi phối phản ứng của cây hồ tiêu  với stress sinh học và phi sinh học, nhấn mạnh những tiếp cận phương pháp omics (ví dụ genomics và transcriptomics), cũng như vai trò của cộng đồng vi sinh vật có lợi làm tăng tính chống chịu stress, vai trò của hấp thu chất dinh dưỡng, và ức chế bệnh tật. Tác giả thảo luận sâu hơn các chiến lược mới nổi dựa vào vi sinh vật, bao gồm cự phát triển các consortia về vi sinh vật có lợi và thao tác chủ đích  đối với chức năng vi sinh vật ấy, nhằm tăng cường khả năng chịu đựng của cây hồ tiêu trước biến đổi khí hậu cực đoan. Hơn nữa, tác giả khai thác làm thế nào tiếp cận được các phương pháp dẫn dắt nhờ AI có thể tích hợp vào multi-omics và microbiome datasets nhằm giải mã các mạng lưới phân tứ vô cùng phức tạp đang chi phối tương tác giữa hồ tiêu và vi sinh vật trong điều kiện bị stress và đẩy nhanh được tiến trình chọn giống chính xác (precision breeding). Nhờ tích hợp genomics, sinh thái vi sinh vật và AI, tổng quan này giới thiệu một bộ khung lý thuyết mang tính hệ thống phục vụ sự hiểu biết và sự cải tiến tính chống chịu được stress của cây tiêu. Cách tiếp cận liên ngành này làm nổi bật những cơ hội mới nhằm đẩy nhanh quá trình phát triển các giống cây trồng có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu và thúc đẩy sản xuất hồ tiêu bền vững (4).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42511801/

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Xianfei Hou, Fengrui Liu, Ouqi Li, Xiaoyu Ge, Chao He, Chengwei Hu, Rong Jiang, Junlin Chen, Min Zou, Donghai Jia, Qiang Li, Haocui Miao, Jing Wen, Lun Zhao, Heping Wan, Tingdong Fu, Yuanguo Gu & Jinxiong Shen. 2026. Development of molecular markers associated with saline-alkali tolerance in rapeseed (Brassica napus L.). Theoretical and Applied Genetics; September 9 2026; vol. 139; article 264

2. Augustin Desprez, Karine Henry, Bruno Desprez, Pierre Devaux, Alain Charcosset, Maud I. Tenaillon & Laurence Moreau. 2026. Twenty-one years of three-way hybrid breeding shaped diversity and complementarity of male and female gene pools in sugar beet. TAG September 19 2026.; vol. 139; article 271.

3. Sona Charles, Muhammed Fayad Abdulkabeer, K S Krishnamurthy, Theertha Azhakoth Parambathu, T E Sheeja. 2026. Reference based transcriptome assembly of Piper nigrum L. reveals novel genes and transcripts in drought tolerance. Front Plant Sci.; 2026 Jan 21: 16:1708920. doi: 10.3389/fpls.2025.1708920.

4. Acga Cheng, Kho Pei Ee. 2026. Deciphering Stress Resilience in Black Pepper (Piper nigrum L.): From Current Advances to Emerging Opportunities. Int J Mol Sci.; 2026 Jul 21; 27(14):6458.doi: 10.3390/ijms27146458.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU