Tuần tin khoa học 944 (02-08/06/2025)

Phân tích phổ gen kháng và ứng dụng trong cải tiến giống lúa kháng đạo ôn mang gen Pigm-1

Nguồn: Yidan Jin, Niqing He, Zhaoping Cheng, Shaojun Lin, Fenghuang Huang, Wenxiao Wang, Qingshun Q Li, Dewei Yang. 2025. Resistance Spectrum Analysis and Breeding Utilization of Rice Blast Resistance Gene Pigm-1. Plants (Basel); 2025 Feb 10; 14(4):535. doi: 10.3390/plants14040535.

Bệnh đạo ôn lúa là một trong những bệnh trầm trọng nhất, gây thiệt hại lớn về kinh tế trong sản xuất nông nghiệp. Một gen mới, Pigm-1, allelic với gen Pigm, được dòng hóa thành công trong giống lúa Shuangkang 77009 thông qua phương pháp “map based cloning”. Tuy nhiên, người ta chưa biết liệu có sự khác biệt phồ kháng bệnhgiữa Pigm và Pigm-1 hay không. Theo nghiên cứu này, người ta dùng 195 mẫu phân lập nấm đạo ôn thu từ những vùng khác nhau trong tỉnh Fujian, các dòng lúa mang gen đơn Pigm-1 và Pigm được chủng nấm đạo ôn để xem xét tính kháng. Chỉ có một mẫu JL-37 biểu thị phản ứng chuyên tính trong dòng lúa mang gen đơn Pigm và Pigm-1, trong khi đó, còn lại 194 mẫu phân lập cho thấy không có khác biệt. Khai thác sâu hơn quãng ứng dụng của gen Pigm-1, dòng lúa kháng R20-4 mang Pigm-1 được dùng làm donor, và cây lúa nếp nhiễm bệnh S19-118 dùng làm receptor. Con lai F₁ được hồi giao với S19-118 nhờ chỉ thị phân tử và một chủng nòi (strain) trong cây mang gen Pigm-1 được tuyển chọn để tiếp tục hồi giao với S19-118 cho đến khi có quần thể BC₃F₁. Nguồn lúa  mang gen kháng mới, Xiannuo 23, có gen Pigm-1 được phát triển và được khẳng định bằng kết quả xét nghiệm ngoài đồng và phòng thí nghiệm. Vật liệu này có thể được sử dụng rộng rải trong cải tiến giống lúa tương lai, kháng đạo ôn, giảm mất sản lượng.

Xem https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11859748/

Triệu chứng bệnh đạo ôn của giống lúa 9311 (Pigm-1) và 9311 (Pigm)

Hệ transcriptome của cà chua phản ứng với mặn dài hạn trong các dòng cải tiến

Nguồn: Monther T Sadder, Ahmad Abdelrahim Mohamed Ali, Abdullah A Alsadon, Mahmoud A Wahb-Allah. 2025. Long-Term Salinity-Responsive Transcriptome in Advanced Breeding Lines of Tomato. Plants (Basel); 2025 Jan 1; 14(1):100. doi: 10.3390/plants14010100.

Đất mặn và sự thiếu nước ngọt là hai trở ngại lớn trong môi trường ảnh hưởng bất lợi cho tăng trưởng và phát triển của cây trồng cũng như năng suất trên toàn thế giới. Cà chua (Solanum lycopersicum Mill.) tương đối nhạy cảm với mặn. Xác định gen đích phản ứng với mặn trong cây cà chua, kiểm soát lâu dài tính trạng chống chịu mặn có thể cung cấp những hướng dẫn quan trọng cho chương trình cải tiến giống và công nghệ di truyền. Theo nghiên cứu này, một cách tiếp cận toàn diện của giải trình tự RNA kết hợp với đo lường đặc điểm sinh lý  và nông học được người ta áp dụng trong hai dòng cà chua ưu việt (L46 nhiễm mặn và L56 chống chịu mặn) trong nghiệm thức xử lý ức chế dài hạn về mặn (9.6 dS m^-1). Dòng cà chua L56 biểu hiện điều tiết kiểu “up” của các gen DEGs (differentially expressed genes) nổi tiếng và mới biết quy định chức năng chống chịu mặn, được hỗ trợ bởi chỉ số mặn cao (81%). Dòng cà chua L46 biểu hiện cả họ gen giống và khác nhau của bộ gen DEGs. Ví dụ, 22 gen đồng dạng (paralogs) của gen đích mã hóa CBL-interacting kinase biểu thị điều tiết “up” nhiều hơn trong dòng cà chua L56 so với dòng L45. Hơn nữa, dòng L56 khai thác được nhiều hơn SALT OVERLY SENSITIVE paralogs so với dòng L45. Tuy nhiên, cả hai dòng cà chua này đều biểu thị “up-regulation”  mã hóa enzyme “ROS-detoxifying” và “ROS-scavenging proteins” khi bị xử lý stress mặn. Vì vậy, dòng cà chua L56 hiệu quả hơn trong việc truyền đi thông điệp stress  đến nguồn dưới (downstream) trong tất cả chu trình điều tiết có thể có. Dòng cà chua chịu mặn L56 rất mạnh mẽ về di truyền, tăng cường biểu hiện trong hệ thống hoàn chỉnh của các gen phản ứng với  điều kiện bị mặn. Trái lại, dòng cà chua nhiễm mặn L46 cho thấy một vài tiềm năng về di truyền mà thôi. Cả cả dòng cà chua này đều có khả năng lớn trong cải tiến giống cà chua.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39795360/

Xác định họ gen NADP-ME của cây sắn - phản ứng và điều tiết quang hợp

Nguồn: Haozheng Li, Jin Xiao, Jiahui Chen, Xu Shen, Jia Luo, Fengguang Guo, Shangfei Wang, Liangye Xu, Xin Guo, Shujuan Wang, Haiyan Wang, Wenquan Wang. 2025. Identification of the cassava NADP-ME gene family and its response and regulation in photosynthesis. Front Plant Sci.; 2025 Feb 27:16:1525193. doi: 10.3389/fpls.2025.1525193.

NADP-malic enzyme (NADP-ME) là mộ enzyme cần thiết trong quang hợp chu kỳ C₄, đáp ứng với phản carboxyl hóa của malate trong bó tế bào ở bẹ lá, tăng cường hiệu quả quang hợp cây C₄. Giống sắn trồng biểu hiện hiệu quả quang hợp cao và cho sinh khối lớn. Những nghiên cứu trước đây phân loại nó là dạng trung gian giữa C₃-C₄. Sinh khối của cây sắn tương quan thuận với hiệu suất quang hợp. Vùng promoter của gen MeNADP-ME3 có chèn đoạn được mang tính chọn lọc trong các giống sắn khác với tổ tiên hoang dại của chúng. Bốn gen MeNADP-ME được phân lập trong giống sắn AM560, với các vùng promoter rất giàu những nguyên tố phản ứng yếu. Phân tích domain bảo thủ và có tính chất di truyền huyết thống cho thấy tất cả subtypes là những loại hình của song tử diệp có tính chất mềm dẽo, liên quan rất gần với gen AtNADP-ME4, với N-terminal domains độc nhất của MeNADP-ME2 và MeNADP-ME3 chuyên biệt cho cây sắn mà thôi, như vậy đó là những chức năng mới. Định vị trong tế bào cho thấy chúng ưu tiên có trong chloroplast, tham gia lớn hơn trong các tiến trình sinh lý của lá  của giống sắn SC205. Kết quả cho thấy họ NADP-ME của giống sắn trồng trọt đã và đang tiến hóa theo kiểu chọn lọc mô hình quang hợp. Nghiên cứu sâu cho thấy gen MeNADP-ME3 biểu hiện mạnh mẽ trên lá sắn và được điều tiết bởi cường độ ánh sáng. Phân tích theo phương pháp “co-expression network” của hệ transcriptomes trong điều kiện trồng sắn che sáng và dự đoán các promoter của gen mã hóa TF  cho thấy các vị trí Indel của promoter trong gen MeNADP-ME3 được gắn kết chặt với MeYABBY1, hình thành nên  một hệ thống điều tiết với các gen quang hợp khác nữa. Như vậy MeNADP-ME3 có vai trò của quang hợ trung gian giữa cây C₃-C₄ trong khi tiến hóa từ loài sắn hoang dại sang loài sắn trông trọt, với những gen khác của họ gen cũng có chức năng quang tổng hợp. Nghiên cứu của chúng tôi đặt nền tảng cho nghiên cứu chức năng tương lai của họ gen MeNADP-ME và cung cấp quan điểm khoa học về cơ chế tăng cường hiệu quả quang hợp của giống sắn trồng trọt.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40084111/

Định vị trong nhiễm sắc thể và nguyên tố cis-acting ở cận trên của họ genNADP-ME của cây sắn. Hướng xem xét 5’-3’ trong trình tự của promoter. Hộp đỏ biểu thị nguyên tố cis có liên quan đến quang hợp.