Tuần tin khoa học 948 (30/06-06/07/2025)

Protein có “homeodomain leucine zipper” điều khiển hình dạng lá thùy thông qua điều chỉnh phân phối auxin của cây dưa hấu

Nguồn: Yimei Zhou, Chuchu Chen, Shiqi Yi, Kejia Zhang, Xiaolong Lyu, Jinghua Yang, Zhongyuan Hu & Mingfang Zhang. 2025. Homeodomain leucine zipper protein controls the lobed leaf formation by modulating auxin distribution in watermelon. Theoretical and Applied Genetics; June 20 2025; vol.138; article 156

Protein có thuật ngữ “homeodomain leucine zipper ClLMI1” có vai trò cực kỳ quan trọng trong phát triển hình thái của lá thùy cây dưa hấu bởi ảnh hưởng của auxin được phân bố trong cây.

Lá thùy (lobed leaf) là một tính trạng kiểu hình cần thiết ảnh hưởng sự xuyên thấu của ánh nắng và quang hợp dưới tán lá đóng góp và tiềm năng năng suất, có vai trò quan trọng cho cây trồng bò lan trên mặt đất như cây dưa hấu. Tuy nhiên, người ta chưa biết rõ cơ chế phân tử, biến dị di truyền của tính trạng lá thùy của cây dưa hấu. Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành phân lập gen đích ClLMI1 mã hóa “homeodomain leucine zipper protein” điều khiển sự hình thành nên lá thùy nhờ phương pháp BSA-Seq và “subsequent fine mapping”. Một chỉ thị “splice-site SNP” tại một intron gây ra mất đoạn 24 bp  ở khung đọc mật mã di truyền của gen ClLMI1, dẫn đến sự mất đoạn của 8 amino acids trong domain có tên “leucine zipper” của protein đột biến cllmi1 trong kiểu hình không có lá thùy( lobe-free leaf). Bên cạnh đó, người ta tiến hành knockout nhờ hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 đối với gen đích ClLMI1 để minh chứng vai trò cực kỳ cần thiết của gen trong hình thành lá thùy. Phân tích biểu hiện gen cho thấy sự biểu hiện của ClLMI1 đạt cao nhất ở đỉnh lá thùy, đồng thờ có tích tụ auxin. Ứng dụng xử lý auxin ngoại sinh và ức chế vận chuyển đến cực của auxin này bằng N-1-naphthylphthalamic acid (NPA). Kết quả ức chế sự phát triển thùy lá của lá dưa hấu. Tích hợp phương pháp “yeast one-hybrid (Y1H) assay”, EMSA (electrophoresis mobility shift assay) và “dual-luciferase assay” cho thấy ClLMI1 có thể kết gắn trực tiếp với những promoters của gen ClPIN1 và ClCUC2, kích hoạt sự phiên mã trung gian phân bố  “auxin gradient”  dọc theo mép lá dưa hấu. Kết quả làm rõ được gen đích ClLMI1 là một regulator chủ chốt trong hình thành kiểu hình lá dưa hấu và làm tăng cường sự hiểu biết của chúng ta về cơ chế điều tiết của hình dạng lá thùy, làm dễ dàng hơn cho nội dung cải tiến giống dưa hấu có hiệu quả quang hợp tán lá  nhờ  chọn giống phân tử để có giống dưa hấu đạt giá trị kinh tế cao.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04931-x

Genome học về sự lắp ráp họ gen α-β hydrolase có trong tính trạng kháng bệnh đạo ôn của cây lúa

Nguồn: Qianmei Zou, Longyuan Zhao, Lirong Guan, Ninghui Pan, Ping He, Guangyu Han, Yunlong Du, Yong Xie. 2025. Genomic insights into assembly of α-β hydrolase superfamily genes involved in blast resistance in rice. Plant Sci.; 2025 Jun 10: 359:112605. doi: 10.1016/j.plantsci.2025.112605.

Gen đích mã hóa α-β hydrolase (ABH) trong tăng trưởng, phát triển và tạo ra những enzymes gắn liền với stress của thực vật; tuy nhiên, sự tiến hóa của gen này và chức năng của nó củ loài mễ cốc  vần chưa được khai thác tốt. Theo nghiên cứu này, phân tích dựa trên tin sinh học đã được hoàn thiện nhằm xác định và dự đoán sự tiến hóa và chức năng của “OsABH superfamily” trong loại hình cây lúa Oryza indica.

Người ta sử dụng giống lúa transgenic biểu hiện mạnh mẽ gen OsABH thuộc “superfamily” BGIOSGA016507, động thái biểu hiện tính trạng kháng bệnh khi cây lúa phản ứng với xâm nhiễm của nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae được đánh giá bằng phương pháp RT-qPCR. Bên cạnh đó, nghiệm thức xử lý các hormones nội sinh được được thẩm định về số lượng thông qua phương pháp ELISA. Kết quả là 41 protein ABHs được xác định trong loại hình cây lúa O. indica. Phân tích “synteny” giữa các loài của chi Oryza cho thất OsABH chia sẻ với số lượng cao nhất của những cặp gen có tính chất “syntenic” (đồng dạng) với TaABH (86 cặp, lúa mì), so với ch3 có  10 cặp (Arabidopsis) với AtABH, như vậy, có quan hệ tiến hóa gần nhất giữa OsABH superfamily của O. indica và Triticum aestivum. Kết quả còn cho thấy sự khuếch đại của OsABH superfamily được liên kết với sự kiện lặp đoạn ở phân tử lớn (segmental duplications). Promoter của OsABH biểu hiện những cis-acting elements  gắn với phản ứng stress sinh học và phi sinh học giúp cây lúa chống chịu stress. Phân tích haplotype BGIOSGA016507 cho thấy có xu huo1ng lệch về indica rất rõ. Hơn nữa, BGIOSGA016507 còn phản ứng tốt với xâm nhiễm của nấm đạo ôn. So với giống lúa Nipponbare nguyên bản (WT), thì OE-016507 có vế bệnh cháy lá nhỏ hơn đáng kể sau khi chủng nấm M. oryzae (P < 0.001). Đồng thời, có khác biệt đáng kể được quan sát trong biểu hiện PRs và mức độ hormones nội sinh, với salicylic acid đạt hàm lượng cao nhất là 228.75 pmol/L tính theo 36 giờ sau khi chủng bệnh, ước đạt gấp đôi nồng độ được tìm thấy trên NPB. Nghiên cứu này làm sáng tỏ sự hiểu biết về sự tiến hóa của ABH superfamily trong cây lúa và minh chứng được OsABH có trong phản ứng với sự xâm nhiễm của bệnh đạo ôn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40505776/

Biến thiên di truyền tính trạng rễ lúa phục hồi sau khi bị xử lý khô hạn cho thấy liên kết kiểu hình tính trạng cây mạ hồi phục với hình thành rễ lúa

Nguồn: Lukas Krusenbaum, Matthias Wissuwa, Lam Thi Dinh. 2025. Heritable variation in root emergence during post-drought recovery reveals potential links to seedling drought recovery in rice. Current Plant Biology; Sept 2025; vol. 43; 100509

Stress khô hạn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất lúa trên thế giới. Tính trạng chịu hạn hiệu quả bao gồm cả khả năng cây chịu đựng được khát nước và khả năng cây hồi phục sau khi được tưới nước trở lại. Vì lượng mưa thất thường do biến đổi khí hậu, sự thích nghi với biến thiên đa dạng về nước có sẵn khi cây lúa tăng trưởng rất quan trọng. Ngưởi ta cần biết được vai trò cực trọng của số rễ chùm (crown root) và chiều dài rễ trong phản ứng với khô hạn, sự hiểu biết này vô cùng cần thiết. Người ta đã đánh giá khả năng của giống lúa sản sinh ra bộ rễ chùm mới sau khi cây lúa trải qua khô hạn, thông qua phương pháp “QTL mapping population” và bộ dữ liệu đa dạng “3K-Rice Genomes Project accessions”. Kết quả là chỉ số đa dạng di truyề cao (H² = 0.65) đối với tính trạng số rễ chùm mới (NRN: new root number), cũng như biến thiên di truyền đáng kể của NRN và NRL (new root length) của cây lúa phục hồi sau khô hạn. Chúng độc lập với cường lực rễ nói chung (root vigor) hoặc tính chống chịu hạn khi xử lý stress. Một phương pháp sàng lọc đơn giản mới được phát triển, trong nhà kính hoặc ngoài đồng vừa được minh chứng có hiệu quả tốt. Kết quả cho thấy những phản ứng tùy theo giống lúa, với tương quan thuận cao (R = 0.73, p = 0.007). Ví dụ giống lúa DJ123 và CHILE BORO duy trì giá trị NRN cao cả trong nghiệm thức “water bath” và nghiệm thức “soil-based recovery”, trong khi, giống lúa IR64, cho dù sản sinh nhiều rễ, vẫn cho kết quả khả năng phục hồi kém. Những loci ứng cử viên liên quan đến tính trạng hồi phục như vậy một phần bị che lấp với những QTLs được biết trước đây về khả năng tạo rễ và phản ứng với khô hạn, cho thấy được cả những vùng genomic mới và cũ trong hệ gen. Kết quả cho thấy sự phát triển rễ mới trong thời gian cây lúa hồi phục là tính trạng di truyền đặc biệt để sử dụng trong chương trình lai tạo giống lúa.

Xem https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214662825000775?via%3Dihub

Hình: Manhattan-plots đối với locus đơn theo GWAS. Đường ngang màu đỏ là “threshold” ở mức ý nghĩa α = 0.05/M_e, trong đó, M_e là số xét nghiệm độc lập từ giá trì “local LD” (Sobota et al. 2015).

Bản đồ di truyền và minh chứng QTL điều khiển tính kháng ruồi phấn trắng của cây sắn (Manihot esculenta Crantz)

Adriana Bohorquez-Chaux, Luis Augusto Becerra Lopez-Lavalle, Vianey Barrera-Enriquez, María Isabel Gómez-Jiménez, Camilo E. Sanchez-Sarria, Luis Fernando Delgado, Xiaofei Zhang & Winnie Gimode. 2025. Genetic mapping and validation of QTL for whitefly resistance in cassava (Manihot esculenta Crantz). Theoretical and Applied Genetics; June 24 2025; vol.138; article 160

QTL điều khiển tính kháng bọ phấn trắng được phân lập trong quần thể con lai F₂ của cây sắn và những chỉ thị phân tử KASP được ứng dụng để minh chứng kết quả tính kháng này.

Ruồi (bọ) phấn trắng (whitefly) là mối đe dọa lớn trong dịch hại chính cho sản xuất sắn trên toàn cầu đặc biệt vùng nhiệt đới bởi thiết hại vừa trực tiếp, vừa gián tiếp do bọ phấn trắng mang nguồn virus gây bệnh. 

Aleurotrachelus socialis whitefly là một trong những loài côn trùng gây dịch hại sắn ở Nam Mỹ. Phát triển giống kháng là chiến lược quản lý dịch hại hiệu quả nhất. Nghiên cứu nhằm mục tiêu lập bản đồ di truyền QTL điều khie3n tính kháng bọ phấn trắn A. socialis và phát triển những chỉ thị phân tử cần thiết phục vụ chiến lược MAS (chọn giống nhờ marker). Quần thể con lai F₂ (N = 183) từ tự thụ phấn (selfing) của F₁ dẫn xuất bởi ECU72 (kháng) x COL2246 (nhiễm) giống sắn bản địa. Đánh giá kiểu hình trong nhà kính với phương pháp thanh lọc chuẩn và kết quả phân tích bằng hình ảnh chất lượng cao trên lá sắn bị xâm nhiễm (Nymphstar). Người ta xác định được QTL định vị trên nhiễm sắc thể 1, 2, 5, 6, 8, 9, và 14, với một QTL biểu hiện tính kháng cao và ôn định trên nhiễm sắc thể 8 (MeF2WFly8.1), QTL này giải thích được 35.44% biến thiên kiểu hình. Để tăng hiệu quả chọn lọc, người ta sử dụng chỉ thị phân tử hiệu quả cao KASP; những chỉ thị này được phát triển và được minh chứng nhờ cơ sở si truyền rất đa dạng. Ba chỉ thị SNPs biểu hiện kết hợp cao nhất với tính trạng kháng bọ phấn trắng, chỉ thị Chr08_6483145 là marker hiệu quả nhất cho chọn lọc trên nền tảng di truyền đa dạng. Những markers ấy được cung cấp cho nhà chọn giống nhằm cải thiện hiệu quả chọn lọc tính kháng bọ phấn trắng trong cây sắn toàn cầu.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04949-1

Bản đồ di truyền của quần thể AM1588 F₂, sử dụng 2.017 chỉ thị SNP. Thanh nằm ngang của mỗi nhiễm sắc thể biểu thị những SNPs được mapped, và thước đo bên trái cho biết chiều dài trong nhiễm sắc thể tính bằng cM. Thanh ở cuối hình có gradient màu biểu thị mật độ “intra-locus”, khoảng cách giữa những markers.