Tuần tin khoa học 947 (23-29/06/2025)

Transcriptomics và tế bào đơn cho thấy phản ứng lập thể của tế bào lá lúa bị nhiễm nấm Magnaporthe oryzae

Nguồn: Wei Wang, Xianyu Zhang, Yong Zhang, Zhe Zhang, Chang Yang, Wen Cao, Yuqin Liang, Qinzheng Zhou, Qian Hu, Yimai Zhang, Yu Wang, Yingying Xing, Wenfeng Qian, Nan Yao, Ning Xu, Jun Liu. 2025. Single-Cell and Spatial Transcriptomics Reveals a Stereoscopic Response of Rice Leaf Cells to Magnaporthe oryzae Infection. Adv Sci (Weinh); 2025 May; 12(19):e2416846. doi: 10.1002/advs.202416846.

Sự xâm nhiễm của nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae tạo nên các phản ứng cơ học trong cây lúa. Ứng dụng phương pháp tích hợp nghiên cứu tế bào đơn và transcriptomics theo không gian, phản ứng 3D được phát hiện trong tế bào lá lúa có vết bệnh do nấm M. oryzae xâm nhiễm. Một atlas lá lúa toàn diện được người ta lập nên bao gồm 236 708 hệ transcriptomes của tế bào, cho thấy sự biểu hiện rất cao của những receptors miễn dịch, có tên chuyên môn là PRRs (Pattern Recognition Receptors) và NLRs (nucleotide-binding site and leucine-rich repeat proteins), trong cách mô mạch dẫn. Các gen điều khiển sinh tổng hợp diterpene phytoalexins điều tiết theo kiểu “up” trong tế bào “procambium”, dẫn đến một tích tụ các phytoalexins như vậy trong bó mạch. Theo phát hiện này, người ta quan sát trong kính hiển vi xác định được M. oryzae có xu hướng nhắm đích đến là mạch gân lá để xâm nhiễm bệnh, nhưng không thể chiếm sâu hơn trong mô mạch dẫn. Theo đó, sự xâm nhiễm của nấm bệnh, các hoạt động tự vệ căn bản tăng cường hoạt động mạnh mẽ trong các tế bào lúa, suy diễn theo kết quả phân tích có tính chất “trajectory” (quỹ đạo). Transcriptomics theo không gian cho thấy các mô lá lúa cho đến đỉnh lá lúa thể hiện khả năng miễn dịch mạnh hơn nhiều lần. Định tính gen hướng cực (polarity gene) OsHKT9 cho thấy sự vận chuyển potassium có vai trò đặc biệt trong việc kháng lại sự xâm nhiễm của M. oryzae nhờ biểu hiện ở mạch dẫn dọc theo trục thẳng đứng, trong khi, miễn dịch mạnh hơn ở đỉnh lá. Kết quả này cho thấy có một phản ứng miễn dịch xảy ra mang tính chất “cell-specific” và “đa hướng” (tại chổ và theo trục đứng) khi cây lúa bị nấm đạo ôn xâm nhiễm.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40123572/

Đặc điểm chung của splicing thay thế và vai trò điều tiết của yếu tố phiên mã trong tiến trình kích hoạt do môi trường khác nhau đối với cây lúa

Nguồn: Benze Xiao, Shuai Yang, Chengqi Wang, Fangyu Zhang, Yi Liu, Guosheng Xie & Zhengfeng Zhang. 2025. Universal features of alternative splicing and the regulatory roles of transcription factors in this process under diverse environmental stimuli in rice. Theoretical and Applied Genetics; June 12 2025; vol.138; article 149

Những đặc điểm phổ quát của AS (alternatie splicing) của cây lúa trong điều kiện ngoại cảnh rất khác nhau đã và đang được người ta khám phá. Những đặc điểm ấy là biến thể của mô, biến động linh hoạt theo thời gian, những đặc điểm chung khi bị nhiều stress khác nhau cùng một lúc hoặc bị xử lý stress, cũng như những khác biệt đáng chú ý giữa splicing thay thế rất khác biệt nhau và các gen biểu hiện ra. Nhiều gen liên quan đến AS khác biệt ấy được người ta tìm thấy trở thành “splicing factors” và những yếu tố phiên mã TFs, do vậy, có một tương quan đáng kể giữa mức độ biểu hiện TFs và PSIs của các sự kiện AS.

Tác động của TFs đối với AS đã được khẳng định nhờ phân tích cơ sở dữ liệu transcriptome của đột biến TF và xác định được một số lượng lớn các sự kiện AS khác biệt nhau giữa dòng lúa đột biến và wild type (dòng lúa nguyên thủy). MỨc độ phiên mã của những TFs có thấy có một tương quan có ý nghĩa  với “splicing factors” trong điều kiện bị stress phi sinh học. Kết luận: những yếu tố phiên mã TFs có thể ảnh hưởng đến các “splicing patterns” của gen đích phản ứng với stress nào đó nhờ điều tiết sự biểu hiện của những “splicing factors”. Điều này cung cấp một điều tra về nguồn lực hiện có và phương pháp tiếp cận nghiên cứu vai trò của AS giúp cây thích nghi với biến đổi khí hậu và nghiên cứu “AS regulation”. Pre-mRNA alternative splicing (AS) có vai trò cực kỳ quan trọng giúp cây phản ứng với kích động bởi môi trường. Nghiên cứu gần đây cho thấy bản chất có thuật ngữ là “co-transcriptional nature” của sự kiện “splicing”, dẫn đến suy đoán hợp lý rằng các yếu tố điều chỉnh phiên mã có thể ảnh hưởng đến “splicing” (cắt bỏ intron, nối exon theo thứ tự). Tuy nhiên, tác động của TFs đối với AS của thực vật dưới sự kích hoạt của môi trường vẫn chưa rõ. Ở đây, người ta tiến hành nghiên cứu bản chất chung nhất và vai trò điều tiết của TFs trong AS dưới những điều kiện khác nhau có kiểm soát thông qua cơ sở dữ liệu chuẩn về RNA-seq, TENOR của cây lúa. Theo đó, người ta thấy AS xảy ra phổ biến khi cây lúa bị kích hoạt bởi môi trường,biểu hiện sự khác biệt đáng kể giữa chồi thân và rễ lúa, động thái có tính chất thời gian, điểm chung giữa các stress khác nhau hoặc nghiệm thức xử lý khác nhau cũng như những dị biệt đáng kể giữa các gen DASGs (differentially alternatively spliced genes) và các gen DEGs (differentially expressed genes). Hơn nữa, một số lớn DASGs trong điều kiện nhiều stress khác nhau mã hóa các “splicing factors” (SFs) hoặc protein TFs. Có tương quan đáng kể giữa mức độ biểu hiện TFs và PSIs (percent spliced in values) của sự kiện AS. Những TFs chiếm ưu thế từ họ protein bHLH, bZIP và HsfA, và đột biến OsbHLH148, OsbZIP62, OsHsfA2e cho thấy sự kiện AS khác nhau rõ ràng so với dòng lúa nguyên thủy (WT) khi bị stress phi sinh học. Bên cạnh, có tương quan có ý nghĩa thống kê giữa mức độ phiên mã của TFs và SFs. Kết quả cho thấy TFs có thể điều tiết AS của những gen “downstream” một phần, bởi thay đổi được các thành phần có tính phiên mã và  splicing, do đó, điều tiết sâu hơn sự phiên mã của SFs. Kết quà cho thấy sự hiểu biết những đặc điểm chính của AS và cơ chế mà qua đó TFs điều tiết AS.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04932-w

Tích hợp phương pháp BSA-seq và bản đồ di truyền phân giải cao, xác định vùng đích trong hệ gen và các gen ứng cử viên điều khiển tính trạng hàm lượng dầu của đậu phụng (Arachis hypogaea L.)

Nguồn: Ziqiang Mo, Feiyan Qi, Ziqi Sun, Li Qin, Juan Wang, Mengmeng Wang, Stefano Pavan, Guoquan Chen, Xiao Wang, Hongfei Liu, Yaojun Hu, Yuzhen Zheng, Zheng Zheng & Xinyou Zhang. 2025. ntegration of BSA-seq and high-resolution mapping reveals genomic regions and candidate genes controlling seed oil accumulation in peanut (Arachis hypogaea L.). Theoretical and Applied Genetics; June 17 2025; vol. 138; article 154

Ba QTLs chính điều khiển hàm lượng dầu đậu phụng đã được phân lập, và ảnh hưởng di truyền của chúng được đánh giá qua dòng NILs và tập đoàn giống đậu phụng.

Tăng hàm lượng dầu (SOC) là mục tiêu số một của cải tiến giống đậu phụng (Arachis hypogaea L.), đáp ứng yêu cầu về dầu ăn được của thế giới. Bản đồ QTL có thể giúp người ta xác định được gen đích nhờ biến thiên hàm lượng dầu SOC và phát triển markers phân tử để tăng hiệu quả chọn lọc giống nhờ marker. Theo đây, có 3 QTL chính điều khiển tính trạng SOC được xác định trên nhiễm sắc thể đậu phụng Arahy.08, thông qua phương pháp BSA (bulked segregant analysis) trên cơ sở chạy trình tự DNA của toàn bộ hệ gen quần thể con lai RILs F₈. QTL có tên qSOCA08-1, giải thích được 11.41–20.97% biến thiên kiểu hình, định vị trên vùng có độ lớn phân tử 0.65-Mb. QTL có tên qSOCA08-2, giải thích được 25.57–39.40% biến thiên kiểu hình, 1.04-Mb. QTL còn lại, qSOCA08-3 giải thích được 17.31% biến thiên kiểu hình, 1.02-Mb. Ảnh hưởng di truyền của ba QTL này được đánh giá thông qua quần thể con lai gần đẳng gen (NILs; near‑isogenic lines), dẫn xuất từ cá thể dị hợp, và tập đoàn đậu phụng tứ bội thể. Các gen ứng cử viên nằm trong quãng của bản đồ vật lý tương ứng với QTL chủ lực  được dự đoán đóng góp vào kết quả sinh tổng hợp dầu đậu phụng. Kết quả cung cấp nguồn tư liệu di truyền có giá trị và những markers liên kết chặt với tính trạng mong muốn giúp chương trình cải tiến giống đậu phụng cao sản có SOC chất lượng tốt.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04939-3

Phân tích transcriptomic gen AhAHL23 phát triển rễ và đột biến theo không gian của đậu phụng (Arachis hypogaea L.)

Nguồn: Zhihui Sun, Weicai Jin, Muhammad J Umer, Lingling Wu, Runfeng Wang, Yuan Xiao, Shaoxiong Li, Haifen Li, Lu Huang, Qianxia Yu, Wenyi Wang, Dayuan Sun, Zhenhua Guo, Afnan A Alnufaei, Yanbin Hong, Xiaoping Chen, Qing Lu, Hao Liu. 2025. Transcriptomic analysis of AhAHL23-mediated root development and space-induced mutations in peanut (Arachis hypogaea L.). Int J Biol Macromol.; 2025 Jun; 311(Pt 4):144064. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.144064.

Sự phát triển cây non đậu phụng phải xem xét 4 mô cơ bản (lá, thân, trục mang lá mầm và rễ) thông qua mạng lưới điều tiết phiên mã chưa định tính, nên tác giả tiến hành RNA-seq trên dòng đột biến ZHM112. Phân tích transcriptome cho thấy các gen DEGs (differentially expressed genes) trong cây đậu non vô cùng phong phú xét theo sinh tổng hợp và lộ trình biến dưỡng, với biến dưỡng quang hợp ở lá và biến dưỡng hormone ở rễ. Phân tích WGCNA (weighted gene co-expression network analysis) xác định tám modules có liên quan đến 4 mô này. Bằng cách tích hợp biểu hiện sự khác biệt và phân tích biểu hiện đồng thời, người ta tìm thấy 1190 gen chủ yếu ở lá, 133 gen ở thân, 72 gen ở trục mang lá mầm, và 1472 gen ở rễ đậu phụng. Người ta tiến hành sàng lọc các gen này, xác định được 154 TFs then chốt và kiến trúc của một hệ thống điều tiết phiên mã. Đáng chú ý, yếu tố phiên mã chuyên biệt vùng rễ AhAHL23 có tác dụng tăng cường phát triển rễ cây Arabidopsis thông qua module lộ trình auxin và cytokinin biểu hiện “ectopic” (không đúng chỗ).

Kết quả nghiên cứu này làm rõ hệ thống điều tiết phiên mã của cây non đậu phụng khi phát triển, cung cấp cơ sở hiểu biết phân tử giúp cho mục tiêu cải tiến di truyền phục vụ lai giống và ứng dụng trong canh tác cây đậu phụng.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40348236/

Giá trị GA (additive genetic gains: hiệu quả chọn lọc theo tính cộng) đối với năng suất (kg/ha) trong 110 năm (1908–2018) của chương trình cải tiến giống đậu phụng của LSU, bao gồm 23 thế hệ chọn lọc con lai.