OsERF5 tăng cường khả năng chịu lạnh của cây lúa và có liên quan đến cơ chế phòng vệ antioxidant qua trung gian GA (1)

OsERF5, một yếu tố phiên mã thuộc dạng AP2/ERF, tích cực điều tiết khả năng chống chịu lạnh ở giai đoạn mạ của cây lúa và có liên quan với  sự truyền tín hiệu gibberellin cũng như trạng thái bảo hòa sinh lý ROS (reactive oxygen species); Haplotype chịu lạnh của nó là Hap_I cung cấp nguồn vật liệu di truyền đáng giá cho lai tạo giống lúa chịu lạnh thích nghi vùng sinh thái canh tác ôn đới, vĩ độ cao.

Stress lạnh sâu làm hạn chế tăng trưởng và năng suất lúa, đặc biệt ở thời kỳ mạ. Gen định gen đích điều khiển chống chịu lạnh và  phân tích được cơ chế chống chiụ là yêu cầu bức thiết phục vụ cải tiến giống lúa. Ở đây, tác giảphân lập được một đột biến nhạy cảm lạnh (cs1) từ phương pháp đột biến hóa chất EMS của một dòng lúa japonica chịu lạnh, giống MK1. Kết quả phân tích di truyền cho thấy kiểu hình này được điều khiển bởi một gen đơn, lặn. Thực hiện phương pháp “MutMap mapping” định vị được locus mục tiêu năm trên nhiễm thể số 9 mang gen OsERF5, gen mã hóa protein là yếu tố phiên mã AP2/ERF. Một chỉ thị SNP không đồng dạng trong “AP2 domain” gây ra sự thay đổi chổ alanine thành serine. Protein OsERF5 biểu hiện rộng khắp và được kích thích bởi nhiệt độ lạnh, nhiễm nặn, stress co nguyên sinh, và gibberellin (GA). Đột biến knockout gen OsERF5 đã làm giảm tính chống chịu lạnh ở cây mạ, trong khi cho biểu hiện mạnh mẽ hoặc bổ sung gen đích đã làm tăng tính trạng chịu lạnh, xác định đây là vai trò tích cực. Kết quả phân tích sinh lý cho thấy OsERF5 được liên kết để tăng cường sức mạnh, tương quan với H₂O₂ giảm đi và tích tụ malondialdehyde khi cây lúa bị lạnh. Kết quả phân tích haplotype xác định được 12 haplotypes, với Hap_I chịu lạnh ưu thế lệch về giống lúa japonica ôn đới. Minh chứng di truyền quần thể cho thấy OsERF5 đã trải qua quá trình chọn lọc mạnh mẽ trong khi thuần hóa. Kết quả chứng minh rằng OsERF5 điều tiết tích cực tính trạng chịu lạnh của cây lúa và liên quan đến cơ chế tự vệ antioxidant thông qua GA, cung cấp cả nguồn vật liệu di truyền và cơ chế phân tử phục vụ cải tiến giống lúa cao sản chống chịu được lạnh giá (1).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05385-5

SlTCP16 mang lại khả năng kháng bệnh ở cà chua thông qua cơ chế điều hòa kép, bao gồm kích hoạt phiên mã và tương tác protein với Sl4CL3 (2)

Kết quả nghiên cứu cho thấy SlTCP16 có thể hoạt động phiên mã và tương tác với Sl4CL3, do đó, tăng cường tính kháng của cà chua với bệnh PstDC3000. Tính kháng bệnh này được gắn kết với kết quả tích tụ tăng lên của lignin.

Sự lắng đọng lignin hoạt động như một rào cản sinh lý rất cần thiết chống lại pathogen gây bệnh vi khuẩn. Tuy nhiên, hệ thống điều tiết chính xác điều phối phản ứng phòng vệ này trong cây cà chua vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Tác dỉa đã xác định được yếu tố phiên mã SlTCP16 như một yếu tố điều hòa tích cực mới của hệ thống miễn dịch của cà chua kháng lại xâm nhiễm của vi khau63n Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst DC3000). Tác gia thấy Pst DC3000 khi xâm nhiễm sẽ kích thích mạnh mẽ sự biểu hiện gen SlTCP16. Về chức năng, sự biểu hiện mạnh mẽ gen SlTCP16 làm giảm đáng kể hiện tượng ROS (reactive oxygen species) tích tụ và tăng cường khả năng kháng bệnh, trong khi đột biến knockout gen SlTCP16 cho thấy hiệu ứng ngược lại hoàn toàn. Về cơ chế, tác giả khám phá cơ chế điều hòa kép, SlTCP16 không chỉ trực tiếp hoạt động lên hệ phiên mã của gen sinh tổng hợp lignin Sl4CL3 thông qua gắn kết vào promoter của nó, mà còn tương tác vật lý với protein Sl4CL3. Gen Sl4CL3 hoạt động cận dưới của SlTCP16, và biểu hiện mạnh mẽ của gen Sl4CL3 làm tăng cường tính kháng bệnh trong dòng đột biến sltcp16. Số liệu của thí nghiệm cho thấy SlTCP16 đóng góp vào kết quả kháng bệnh thông qua điều tiết Sl4CL3 rồi hoạt hóa phiên  mã và tương tác protein-protein. Mô đun này gắn chặt với sự tích tụ tăng lên của lignin (2).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05390-8

Sự phục hồi nhanh hơn của quá trình dập tắt không phụ thuộc vào ánh sáng (NPQ) trong loài thực vật C4 so với C3 (3)

Việc đẩy nhanh quá trinh dập tắt không phụ thuộc vào quang hợp (nonphotochemical quenching) đã và đang được đề nghị là phương pháp làm tăng hiệu quả quang hợp của cây trồng  thuộc nhóm C3, nhưng liệu chiến lược này có khả năng thao tác trên loài C4 hay không, chưa rõ câu trả lời. Tác giả cho thấy trên ba cặp loài C3 và C4 có quan hệ phát sinh chủng loài, sự hồi phục dập tắt phi quang hóa  (NPQ) diễn ra nhanh hơn đáng kể đối với loài C4. Xu hướng này được củng cố thêm bởi các phân tích mang tính chất meta-analysis thông qua mở rộng số loài. Kết quả là, đẩy nhanh tốc độ hồi phục NPQ  trong cây trồng C4 có thể có một phạm vi hạn chế hơn để cường tăng quang hợp.

Sự tăng tốc quá trình dập tắt không quang hóa (NPQ) đáp ứng với thay đổi về cường độ ánh sáng đã và đanng được đề nghị rằng đó là một chiến lược làm tăng năng suất cây trồng. Những hiểu biết của chúng ta về NPQ chủ yếu bắt nguồn từ loài thực vật C3, và bất chấp nhiều loài cây trồng chủ lực C4, tách biệt tác động của con đường quang hợp từ những ảnh hưởng có tính chất loài với loài được cho là phức tạp bởi khoảng cách tiến hóa rất lớn giữa hầu hết cây C3 và C4. Thông qua kết quả thực hiện thí nghiệm trên các loài C3 và C4 từ cây Alloteropsis, Flaveria, và Cleome, những chi này bao gồm cả hai lộ trình, người ta kiểm soát đối với khoảng cách di truyền huyết thống, rồi chỉ ra rằng việc nới lỏng NPQ nhanh hơn đáng kể trong cây C4so với cây C3. Xu hướng ấy được củng cố thêm bởi “meta-analysis” biên soạn được dữ liệu NPQ trên loài cây C3 và C4 từ những nghiên cứu được in ấn có tính chất “intraspecific” (giữa các loài) và kết quả đo lường mới. Phân tích phản ứng động thái NPQ trên lá cây C3 và C4 với chất ức chế (inhibitors) xâm nhập vào, đã cho thấy kết quả “relaxation” nhanh hơn trên cây C4, được thúc đẩy bởi sự đóng góp lớn của quá trình dập tắt phụ thuộc vào năng lượng (qE) đến NPQ tổng thể. Sự tăng cường qE như vậy gắn với loài C4 lại có liên quan đến sự thay đổi trong  “lumen pH” của cây C4, phản ánh sự gia tăng của dòng electron tuần hoàn và độ dẫn proton trên màng nhằm đáp ứng được nhu cầu của ATP tăng lên trong chu trình C4. Kết quả cho thấy  đáp ứng NPQ của loài thực vật C4 có thể đã được tối ưu hóa để duy trì hiệu quả quang hợp cao trong điều kiện ánh sáng thay đổi. Xét quá trình NPQ vốn diễn ra nhanh hơn trong cây C4, việc đẩy mạnh hơn nữa quá trình NPQ có thể có phạm vi hạn chế trong việc nâng cao hiệu suất quang hợp của cây trồng (3).

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2621033123

Cây gia hệ của các học thực vật hạt kín (trên cơ sở 72 đến 74) cho thấy sự phân bố của loai có nguồn gốc C4 (ô vuông xanh blue). Số loài C4 trong mỗi họ (45) đặc trưng bởi độ dài thanh màu xanh lục. Các loài này được dùng trong ba đối chứng so sánh phả hệ biểu thị ngôi sao màu đỏ, cũng như danh sách mở rộng các loài C3 và C4 có trong phân tích tổng hợp [meta-analysis] với ngoại lệ là loài rêu Marchantia.

Truyền tín hiệu jasmonate và salicylate trong hệ thống tự vệ của cây lúa kháng sự xâm nhiễm ấu trùng rầy nâu (4)

Rầy nâu (BPH), Nilaparvata lugens (Stål), loài côn trùng chích hút trên cánh đồng lúa. Trong khi tin hiệu jasmonate (JA) được biết là trung gian trong hệ thống tự vệ của cây lúa chống lại BPH đối với con cái trưởng thành, nhưng cơ chế phytohormonal này đối tính kháng ấu trùng rầy nâu, mà gây hại thông qua chích hút dưỡng chất từ cây lúa, không đẻ trứng, vẫn chưa biết rõ.

Tác giả tiến hành nghiên cứu sự xâm nhiễm ấu trùng của rầy nâu kích thích sự tích lũy của cả JA  và SA ở bẹ lá lúa, đi kèm theo là điều tiết kiểu “up”  của các gen mã hóa JA và SA tương ứng. Biểu hiện mạnh mẽ yếu tố phiên mã chủ chốt MYC2 gắn với JA, trong giống lúa nhiễm rầy đã làm tăng cường tính kháng rầy non, trong khi, có dòng thiếu JA biểu hiện nhiễm rầy so với cây nguyên thủy (wild-type). Trái lại, biểu hiện mạnh mẽ NahG của cây lúa thiếu SA không làm thay đổi tính kháng ấu trùng rầy nâu, và một đột biến NPR1 (SA receptor) có tính kháng tăng lên ngoài dự kiến. So sánh với rầy cái trưởng thành chích hút cây lúa, sự xâm nhiễm của rầy non kích hoạt sự điều tiết nhẹ kiểu “up” của gen mã hóa JA và các chất biết dưỡng đặc biệt có tính chất tự vệ.

Kết quả cho thấy JA, chớ không phải truyền tín hiệu SA, mới đóng góp đáng kể vào hệ thống tự vệ cây lúa chống lại rầy non BPH. © 2025 Society of Chemical Industry (4).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41399250/

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Yushan Hou, Xuejiao Kong, Junjie Le, Ruining Yang, Na Qi, Jingguo Wang, Hualong Liu, Hongliang Zheng, Wei Xin, Detang Zou, Lei Lei & Luomiao Yang. 2026. OsERF5 enhances cold tolerance and is associated with GA‑mediated antioxidant defence in rice. Theoretical and Applied Genetics. September 23 2026; vol. 139; article 273
2. Chunxin Liu, Yurong Yang, Yue Wang, Zhentong Zhao, Weiman Sun, He Zhang, Dalong Li, Tingting Zhao & Xiangyang Xu. 2026. SlTCP16 confers disease resistance in tomato via a dual regulatory mechanism involving transcriptional activation and protein interaction with Sl4CL3. TAG September 23 2026; vol. 139; article 274
3. Lucía Arce Cubas, Asuka Nakamura, Lauana Pereira de Oliveira, Richard L. Vath, R. Shawn Abrahams, Julia Walter, Cristina Rodrigues Gabriel Sales, Emmanuel L. Bernardo, Yuri Nakajima Munekage, Stephen P. Long, and Johannes Kromdijk. 2026. Faster relaxation of nonphotochemical quenching in C4 than in C3 species. PNAS September 18 2026; 123 (38) e2621033123. https://doi.org/10.1073/pnas.2621033123.
4. Yaze Kong, Shuting Liu, Siwen Wu, Yongfeng Xiao, Sanling Wu, Yumeng Chen, Ran Li. 2026. Jasmonate and salicylate signaling in rice defense against brown planthopper nymphs. Pest Manag Sci.; 2026 Apr; 82(4):3303-3311.doi: 10.1002/ps.70453.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU.