Tuần tin khoa học 1015 (26/10 - 01/11/2026)

Tính toàn vẹn của ống phấn có vai trò then chốt cho khả năng chịu nhiệt của cây cà chua được tăng cường bằng sự mất đi SlRALF1 (1)

Sự tăng trưởng và nẩy mầm thành công của ống phấn rất cần cho khởi động để sinh ra hạt và quả của loài cây trồng cho trái; nhưng nhiệt độ nóng khi cây thụ phấn làm giảm năng suất cây trồng vì nó làm giảm số lượng và chất lượng hạt phấn. Một chiến lựơc khắc phục vấn đề này là phát triển giống chịu được nhiệt độ nóng, người người ta biết rất ít về cơ sở phân tử của tính trạng chịu nóng của thực vật ở giai đoạn phát dục. Ở đây, tác giả chứng minh được khả năng duy trình khả năng toàn vẹn của ống phấn (pollen tube integrity) để phân biệt cây chịu nhiệt và cây không chịu nhiệt trong loài cà chua trồng (Solanum lycopersicum, Sl); cho thấy rằng sự mất đi một peptide tín hiệu RALF có thể làm tăng  tính chịu nhiệt của tế bào, cung cấp cách thức đầy tiềm năng để phát triển giống cây trồng chống chịu nhiệt độ nóng.

Sự thành công của tiến trình phát dục của thực vật hạt kín tùy thuộc vào khả năng của hạt phấn để tạo nên một phần mở rộng của tế bào có tính phân cực cao (ống phấn) mà ống phấn này mang tinh trùng vào giao tử cái để thụ tính xảy ra. Tiến trình ấy vô cùng nhạy cảm với nhiệt độ, nhưng người ta rất thiếu thông tin về làm cách nào nhiệt độ nóng ảnh hưởng đến chức năng của hạt phấn và các phản ứng có quy mô phân tử diễn ra mang lại khả năng chịu nhiệt. Ở đây, tác giả chỉ ra rằng duy trì tính toàn vẹn của tế bào khi hạt phấn nẩy mầm  và kéo dài ống phấn là thông số cho biết giống cà chua nào chịu nhiệt và giống cà chua nào không chịu nhiệt; đột biến mất chức năng (loss-of-function) của một trong bốn RAFP biểu hiện hạt phấn (pollen-expressed Rapid Alkalinization Factor) truyền tín hiệu các peptides có thể giúp cây tăng cường chịu nhiệt. Hơn thế nữa, tác giả tìm thấy stress nóng đối kháng với truyền tín hiệu RALF rất cần để duy trì từng phần của sự phân bố pectin trong thành tế bào ống phấn nhằm đảm bảo tính toàn vẹn nói trên. Những phát hiện này thiết lập một khuôn khổ phân tử để hiểu cách thức sự phát triển của ống phấn; nó được điều tiết nhằm phản ứng với nhiệt, đồng thời cho thấy tín hiệu RALF có thể được thay đổi để đạt được sự phát triển của ống phấn phục vụ mục tiêu chịu nhiệt của cây cà chua (1).

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2611706123

Dòng hóa gen đích nhờ bản đồ di truyền locus điều khiển tính nhiễm quy định tính kháng bs6 của cây ớt (Capsicum annuum L.) các alen đột biến mã hóa protein có đặc điểm pseudokinase  (2)

Gen kháng bs6 đối với bệnh đốm lá vi khuẩn được phân lập thành công nhờ kỹ thuật dòng hóa trên cơ sở bản đồ di truyền hệ gen cây ớt (C. annuum L.).

Gen lặn tại locus bs6⁶¹ của hệ gen cây ớt Capsicum annuum L. giống ớt 61R (Ca61R) quy định đặc điểm kháng bệnh không thông qua cơ chế nhạy cảm (non-hypersensitive resistance trait), được định tính bằng mô lá hơi sưng, màu xanh nhạt, vẫn còn khả năng quang hợp, theo sau là sự xâm nhiễm của vi khuẩn Xanthomonas euvesicatoria Race 6 (XeR6). Trái lại, giống ớt Feherozon (CaFo)  rất nhiễm với chủng nòi XeR6. Dòng hóa trên cơ sở bản đồ của locus bs6⁶¹ cho thấy rằng locus này mã hóa ba protein dự đoán, pbs6⁶¹npk, pbs6⁶¹n, pbs6⁶¹pk trong giống ớt Ca61R mà giống này có đối tác tương ứng của 3 loại hình protein nguyên thủy, pBs6^FoNPK, pBs6^FoN và pBs6^FoPK trong giống ớt nhiễm bệnh CaFo, theo thứ tự.

Kết quả giải trình tự cho thấy protein pBs6FoNPK biểu hiện 35% đồng nhất và 53% giống với ZRK4 pseudokinase (pAtZRK4) của cây mô hình Arabidopsis thaliana, nó sở hữu domains N-terminal và C-terminal (pseudokinase). Protein pBs6^FoN và pBs6^FoPK giống nhau về domains có gốc N và gốc C của protein pBs6FoNPK, thoe thứ tự, do đó, chúng cũng chứa trình tự của pseudokinase domains. Trong giống ớt Ca61R, pbs6⁶¹npk và pbs6⁶¹n là phiên bản rút gọn của pBs6^FoNPK và pBs6^FoN, theo thứ tự, cũng như là kết quả của sự chèn vào một nucleotide gây nên hiệu ứng dịch khung (frameshifts) và stop codon xảy ra sớm, trong khi, pbs6⁶¹pk khác với pBs6^FoPK bởi một amino acid, serine thay alanine tại vị trí 133 trên chuỗi trình tự. Ba protein này được xem như không có chức năng. Khung đọc mã ORF của  pBs6^FoN, pBs6^FoPK, pbs6⁶¹n, pbs6⁶¹pk, theo thứ tự được mã hóa bởi một phân tử transcript của cả cây mẹ và cây bố. Vì vậy, sự dịch mã pBs6^FoPK là mơ hồ, tuy nhiên, biểu hiện của protein dung hợp pBs6^FoN-dsRed chứng minh rằng pBs6^FoPK thực ra đã được dịch mã thành công. Ba protein nguyên thủy (wild type)  bao gồm pBs6^FoNPK, pBs6^FoN và pBs6^FoPK đã chịu trách nhiệm độc lập đối với ETS (effector-triggered susceptibility: sự nhiễm bệnh do kích hoạt effector của vi khuẩn), vì tất cả 3 gen này đều là gen lặn điều khiển kiểu hình kháng bệnh, ngoài ra, bất kỳ yếu tố nào trong ba yếu tố nói trên đều có thể đảo ngược tính kháng thành tính nhiễm. Phân tích chức năng nhờ làm câm gen bởi virusvà phương pháp bổ sung di truyền nhờ transient chứng minh được rằng ba gen mã hóa protein CaFo đóng góp rất nhiều vào kết quả nhiễm bệnh đối với chủng nòi vi khuẩn XeR6. Làm câm gen Bs6^FoNPK, Bs6^FoN và Bs6^FoPK đơn độc từng gen đã không làm thay đổi tính nhiễm bệnh, trong khi, làm câm gen đồng loạt dẫn đến kết quả kháng bệnh. Ngược lại, việc biểu hiện riêng lẻ pBs6FoNPK, pBs6FoN và pBs6FoPK trong nền di truyền kháng bệnh Ca61R đều khôi phục lại tính mẫn cảm. Kết quả này minh chứng rằng ba proteins Bs6 hoạt động một cách quy mô về lượng làm tăng cường tính nhiễm với chủng nòi vi khuẩn XeR6 và cho thấy rằng đột biến kiểu “loss of function” của cả ba proteins tương ứng được yêu cầu đối với kiểu hình kháng bệnh do gen lặn điều khiển - gen bs6⁶¹(2).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05407-2

Mở ra tương lai cho cải tiến giống cây trồng thông qua các loài hoang dại có quan hệ di truyền gần (3)

Loài hoang dại có quan hệ di truyền gần loài trồng trọt CWRs (Crop wild relatives) duy trì sự đa dạng di truyền phong phú đã mất đi trong quá trình thuần hóa loài trồng trọt, nhưng sự chuyển đổi của chúng thành kết quả giống cây trồng vẫn bị hạn chế bởi nút thắt di truyền quần thể và di truyền số lượng. Ở đây, tác giả đề nghị một khung tích hợp đánh giá được nội dung khai thác loài hoang dại CWR thông qua ba lăng kính di truyền có mối liên hệ với nhau: (i) kiến trúc của nút thắt về thuần hóa và hệ lụy của chúng về đa dạng gen, giá trị LD (linkage disequilibrium), và biến dị di truyền có chọn lọc trong các quần thể giống hiện đại; (ii) các yếu tố di truyền quyết định sự chuyển alen thành công, phân biệt rõ giữa các loci với ảnh hưởng chọn giống bền vững, có khả năng truyền lại thế hệ sau và những đối tượng chỉ dừng lại ở giai đoạn khám phá nhằm min chứng khái niệm (proof-of-concept discovery); và (iii) các hạn chế của di truyền quần thể & di truyền số lượng khi công nghệ sinh học ra đời – bao gồm giải pháp mang tính “pan-genome”, sự chính xác của chỉnh sửa hệ gen, sự chính xác của dự đoán sàng lọc di truyền, và khả năng mở rộng thuần hóa mới nhất – khi áp dụng vào nền tảng di truyền của loài hoang dại. Nhờ tổng hợp được lý thuyết di truyền quần thể với những nghiên cứu tình huống thực tiễn của loài mễ cốc, loài họ đậu, và loài họ cà, tác giả xác định được những khoảng trống chủ yếu trong chuyển giao tri thức giữa khám phá hệ gen và phóng thích ra giống cây trồng, vạch ra các giả thuyết di truyền có thể kiểm chứng được rồi định hướng chọn tạo giống dựa trên CWR trong tương lai. Tổng quan này thúc đẩy lĩnh vực nghiên cứu bằng cách chuyển trọng tâm thảo luận từ tiềm năng công nghệ sang chủ nghĩa hiện thực di truyền định lượng, cung cấp cho các nhà chọn giống và các nhà di truyền học một lộ trình để ưu tiên các nguồn tài nguyên CWR (3).

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05399-z

Phân tích “Đa OMICS” cho thấy tái cấu trúc có tính chất phiên mã và biến dưỡng gắn liền với số nốt rễ đậu phụng tăng lên  thông qua chủng nấm cộng sinh rễ  và bón vôi (4)

Năng suất đậu phụng (Arachis hypogaea L.) tùy thuộc vào kết quả cố định đạm sinh học, nhưng cơ chế phân tử làm nền tảng cho những tác động kết hợp giữa nấm cộng sinh rễ AMF (arbuscular mycorrhizal fungi) và phân calcium để hình thành nốt sần vẫn còn chưa rõ ràng. Ở đây, tác giả sử dụng phân tích tổng hợp mang tính phiên mã và tính biến dưỡng để xem xét  các cơ chế tiềm năng ở rễ cây đậu phụng. So với nghiệm thức đối chứng là không chủng vi khuẩn, nghiệm thức chủng AMF đơn độc với 22,1% số nốt sần cao hơn / mỗi cây. Nghiệm thức kết hợp AMF và CaO đạt 35,9% số nốt sần cao hơn nghiệm thức AMF đơn độc, và mật độ xâm nhiễm của nấm AMF đạt 30,9% cao hơn nghiệm thức AMF đơn độc. Xét về cơ chế, xâm nhiễm của nấm AMF được gắn với phổ biến dưỡng carbon-nitrogen tăng cường và điều tiết kiểu “up” của biến dưỡng phenylpropanoid  - lộ trình có liên quan, gợi ra rằng có một vai trò đầy khả năng cung cấp năng lượng, khung carbon, và những phân tử mang tính chất truyền tín hiệu phục vụ cho hình thành nốt sần. Phân calcium tương quan với sự tăng cường chu trình glyoxylate và lộ trình pentose phosphate, có thể góp phần vào việc cung cấp năng lượng phục vụ nốt sần. Nó còn ảnh hưởng đến gen điều khiển bài tiết protein và biến dưỡng, với những thay đổi thấy được trong các lipids màng tế bào và các chất chuyển hóa vận chuyển, mà điều ấy có thể làm tăng chức năng cộng sinh. Nghiên cứu này cho thấy có những cơ chế mang tính chất “đa mức độ” thông qua AMF và phân vôi cùng tác động làm tăng sự hình thành nốt sần trong rễ đậu phụng, cung cấp một góc nhìn về mối quan hệ giữa cây chủ, vi sinh, chất dinh dưỡng trong hiện tượng cộng sinh. Kết quả mang lại những hiểu biết mới về nông nghiệp bền vững nhờ giảm thiểu lạm dụng phân đạm hóa học và thúc đẩy quá trình tạo nốt sần của cây học đậu (4).

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42739407/

Hình: Ảnh hưởng của nghiệm thức khác nhau đến sinh khối, số nốt rễ và khối lượng nốt rễ đậu phụng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Rasha Althiab Almasaud, Sorel V. Yimga Ouonkap, Jared Ingram, Yahir Oseguera, Mohamed Alkassem Alosman, Cassandra Travis, Jiaying Hou, Atticus Henry, Michelle Medina, Nathalie Oulhen, Kelsey Pryze, Nicholas DaSilva, Camila E. Molina, George P. Lisi, James B. Pease, Ravishankar Palanivelu, Gary M. Wessel, Alison DeLong, and Mark A. Johnson. 2026. Pollen tube integrity is critical for thermotolerance in tomato and is enhanced by loss of SlRALF1. PNAS; October 15 2026; 123 (42) e2611706123; https://doi.org/10.1073/pnas.2611706123

2. Zoltan Toth, Zoltan Gabor Toth, Peter Kalo, Gyorgy B. Kiss & Zoltan Szabo. 2026. Map-based cloning of the susceptibility locus conditioning bs6 resistance in pepper (Capsicum annuum L.) encoding mutant alleles of pseudokinase proteins. Theoretical and Applied Genetics; October 20 2026; vol. 139; article 308

3. Ruixue Xiao & Xiaopeng Li. 2026. Unlocking the future of crop improvement with crop wild relatives. TAG, October 13 2026; vol. 139; article 301

4. Liyu Yang, Qi Wu, Haiyan Liang, Miao Liu, Pu Shen. 2026. Integrative Multi-Omics Analysis Reveals Transcriptomic and Metabolic Remodeling Associated with Enhanced Peanut Nodulation Under Arbuscular Mycorrhizal Fungal Inoculation and Calcium Application. Plants (Basel); 2026 Aug 28; 15(17):2640. doi: 10.3390/plants15172640.

Biên tập: BÙI CHÍ BỬU .