Tuần tin khoa học 962 (06-12/10/2025)

Hệ thống lắp ráp “BAC-guided haplotype” làm tăng hiệu quả gen kháng virus gây bệnh CMD2 của cây sắn

Nguồn: Luc Cornet, Syed Shan-E-Ali Zaidi, Jia Li, Yvan Ngapout, Sara Shakir, Loic Meunier, Caroline Callot, William Marande, Marc Hanikenne, Stephane Rombauts, Yves Van de Peer, Hervé Vanderschuren. 2025. A BAC-guided haplotype assembly pipeline increases the resolution of the virus resistance locus CMD2 in cassava. Genome Biol.; 2025 Jun 29; 26(1):185. doi: 10.1186/s13059-025-03620-8.

Sắn là loài cây trồng quan trọng về an ninh lương thực của vùng nhiệt đới nơi mà sản lượng sắn bị đe dọa bởi nhiều bệnh siêu vi gây ra, bao gồm CMD (cassava mosaic disease: bệnh khảm sắn); bệnh đặc hữu của vùng Sub-Sahara, châu Phi và tiểu lục địa Ấn Độ. Tính kháng bệnh CMD liên kết với gen trội đơn, có tên là CMD2. Hệ gen cây sắn có nhiều vùng lập lại làm nên sự lắp ráp chính xác của một thách thức của hệ gen có tính chất tham chiếu. Trong nghiên cứu này, người ta tạo ra được những thư viện BAC (BAC libraries) của giống sắn nhiễm bệnh CMD – giống 60444 và giống s8qa1n kháng bệnh CMD – giống bản địa TME3. Sau đó, người ta xác định  và chạy trình tự BACs thuộc về vùng mang gen CMD2 trong cả hai giống trên, thông qua phương pháp “high-accuracy long-read PacBio circular consensus sequencing (ccs) reads”. Kế đến chạy trình tự và ráp nối thành genome hoàn chỉnh của giống 60444 và giống TME3 thông qua phương pháp kết hợp “ONT ultra-long reads” và “optical mapping”. Neo giữ những phần lắp ráp như vậy trên bản đồ di truyền cây sắn ghi nhận được những sai biệt của kết quả, cũng như trong quan sát trước đây, vùng mang gen CMD2 của hệ gen giống 60444 và giống TME3. Tiếp cận phương pháp BAC-guided để đánh giá những lắp ráp hệ gen cây sắn cải tiến đáng kể kết quả synteny (di truyền đồng dạng) giữavùng mang gen CMD2 được lắp ráp của giống sắn 60444 và giống TME3; xây dựng bản đồ di truyền CMD2. Tác giả đã hoàn thiện chú thích di truyền gen có tính chất repeat-unmasked (lập lại không che dấu) của những lắp ráp CMD2 và xác định được 81 protein có chức năng kháng stress trong vùng CMD2 này, nơi mà 31 protein chưa được báo cáo trước đây trên tạp chí khoa học về trình tự CMD2. Như vậy, phương pháp đánh giá BAC đã cải tiến được mức độ chính xác của vùng mang gen CMD2 và cho thấycó những trình tự mới liên kết với tính kháng virus, nâng cao hiểu biết của chúng ta về tính kháng bệnh khảm lá sắn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40583058/

Tính kháng sâu đục rễ của bắp chuyển gen Bt

Nguồn: Bruce E. Tabashnik and Yves Carrière. 2025. Rootworm resistance to Bt associated with increased injury to corn pyramids combining Bt proteins and RNA interference. PNAS; September 18 2025; 122 (38) e2518683122;

Giống cây trồng cải biên di truyền tạo ra protein giết chết sâu hại từ nguồn cho là vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) quan lý được nhiều sâu hại chính và giảm được rất nhiều phun thuốc hóa học bảo vệ cây trồng. Tuy nhiên, sự tiến hóa của côn trùng kháng lại giống cây trồng chuyển gen Bt đã và đang làm giảm ích lợi như vậy. Các phân tích số liệu đã được công bố về sâu đục rễ (rootworms), loài côn trùng gây hại bậc nhất cây bắp tại Hoa Kỳ, cho thấy rằng tính kháng đã bị tiến hóa trên ruộng đối với Bt proteins gắn liền với tỷ lệ rễ bị sâu hại tăng lên khi trồng giống bắp chuyển gen Bt và gần đây được du nhập gen RNA can thiệp nhằm mục tiêu quản lý sâu hại rễ. Điều này làm giảm năng suất và được xem xét hết sức đặc biệt, bởi vì,  hiện tượng phơi bày trước đây rất hạn chế về tính trạng mới này. Các khuyến cáo để kiểm soát sâu hại bền vững bao gồm kết hợp nhiều tính trạng mà mỗi thứ đều có hiệu quả cao, cho nhiều cây chủ hơn mà không nhằm mục tiêu sâu phá hại rễ, rời tích hợp giống bắp transgenic với kỹ thuật luân canh cùng những sách lược khác kèm theo. Giống cây trồng GM sản sinh ra protein sát trùng từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) đã và đang làm cuộc cách mạng quản lý dịch hại cây trồng, nhưng lợi ích này bị giảm đi trước sự tiến hóa của loài côn trùng gậy hại kháng được ít nhất 31 trường hợp cụ thể. Làm chậm lại quá trình tiến hóa ấy, nông dân đang dịch chuyển sử dụng giống cây trồng được chuyển nạp 1 protein Bt thành nhiều protein được gọi là chồng gen kháng hay tích hợp gen kháng có nhiều hơn 2 protein Bt hoặc nhiều tính trạng khác nhắm vào một loài côn trùng gây hại. Người ta tập trung tính kháng sâu phái hại rễ bắp của giống bắp tích hợp gen chuyển nạp với sâu Diabrotica virgifera virgifera và sâu Diabrotica barberi, mà chúng đã gây thiệt hại mỗi năm tại vùng trồng bắp Hoa Kỳ lên đến 2 tỷ đô la. Tác giả phân tích 998 dữ liệu có liên quan giai đoạn 2005 - 2023 từ 12 nghiên cứu trên đồng ruộng đã được công bố. Kết quả này hỗ trợ cho giả thuyết là tính kháng sâu hại rễ với protein Bt Cry3Bb và Gpp34/Tpp35Ab làm giảm đi hiệu quả của những gen tích hợp, mã hóa một hoặc cả hai loại hình protein và một tính trạng điều khiển bởi “RNA interference” (RNA can thiệp) (DvSnf7) nhằm vào sâu hại rễ bắp, mặc dù không có sự kháng chéo mạnh rõ ràng giữa những Bt proteins và DvSnf7. Hiệu quả chồng gen kháng giảm từ Bt proteins và DvSnf7 kéo theo sự tổn thưởng của rễ bắp tăng thêm và sự xuất hiện của bọ cánh cứng trưởng thành. Hiệu quả của DvSnf7 thấp hơn đáng kể để giảm thiểu sự tổn thương rễ so với mật độ sâu xuất hiện. Bởi vì, rễ tổn kéo theo sự giảm năng suất, tổ thương rễ bắp tăng kéo theo hiệu quả cụ thể ngay lập tức. Sự kiểm soát bền vững hơn bằng cách thông qua tích hợp gen với những tính trạng mà mỗi loại hình đều có hiệu quả cao chống lại sâu hại rễ, làm tăng số lượng trong cây chủ mà không nhắm vào sâu hại rễ, rồi kết hợp giống bắp transgenic với kỹ thuật luân canh cũng như những kỹ thuật khác trong quản lý dịch hại thuộc chương trình IPM.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2518683122

Phương pháp “genome-wide meta-QTL” xác định các loci giả định gắn kết với các tính trạng của trái cà chua có tầm quan trọng về nông học

Nguồn: Maryam Rashidzade, Moein Shajari, Jacob Barnett, Hamid Razifard & Ana L. Caicedo. 2025. Genome-wide meta-QTL approach identifies consensus loci associated with agriculturally important tomato fruit traits. Theoretical and Applied Genetics; September 24 2025; vol. 138; article 255

Sử dụng 82 quần thể con lai lập bản đồ QTL theo kết quả nghiên cứu trước đây, người ta đã xác định được 99 vùng mang meta-QTL có độ tin cậy cao, theo đó là những gen ứng cử viên gắn kết với tính trạng phẩm chất trái cà chua.

Phân tích di truyền các tính trạng có giá trị kinh tế quan trọng mang tính chất số lượng là nội dung cấp thiết để phát triển giống cà chua mới, biểu hiện năng suất cải tiến và phẩm chất tốt, bao gồm tính trạng kháng bệnh và hương vị ngon. Phân tích meta-QTL (MQTL) cho phép tích hợp các dữ liệu QTL từ nhiều nghiên cứu độc lập, cho thấy các vùng trên nhiễm sắc thể có liên quan một cách nhất quán với những tính trạng mong muốn. Kết quả nghiên cứu cho thấy tác giả xác định được những QTLs đáng tin vậy và nhất quán đối với 8 tính trạng có liên quan đến phẩm chất trái cà chua thông qua phân tích MQTL của 1.438 QTLs đã được báo cáo trong 82 quần thể con lai mapping độc lập nhau. Phân tích này giúp cho chúng ta phân lập được 99 MQTLs có tính chất đồng thuận cao, phân bố trên 12 nhiễm sắc thể cà chua, với quãng tin cập hẹp gấn 4 lần  CI (confidence intervals) so với những nghiên cứu khởi thủy. Người ta xác định đượcnhững gen ứng cử viên triển vọng nhất (CGs: candidate genes) định vị trong từng quãng MQTL trên cơ sở chức năng của gen đồng dạng (orthologous genes) của hệ gen cây mô hình Arabidopsis thaliana. Người ta xác định mới nhất những CGs bổ sung các gen đã được định tính trước đó và những gen ứng cử viên có tính hiệu GWAS từ nhiều nghiên cứu trước đó. Kết quả nghiên cứu đã xác định được những QTLs nhất quán và những CGs trong điều kiện không có stress, cung cấp nguồn vật liệu di truyền có giá trị làm tăng phẩm chất trái cà chua. Tác giả thảo luận sâu về các CGs về tiềm năng cải thiện các tính trạng liên quan đến phẩm chất trái cà chua phục vụ cải tiến giống.

Xem  https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05033-4

Tích hợp kết quả phân tích transcriptome, metabolome và chạy trình tự “high-throughput amplicon” cho thấy được những cơ chế tiềm năng của hoạt tính chống ô xi hóa  và khả năng thích nghi môi trường của những giống cà phê lá tím

Nguồn; Haohao Yu, Xingfei Fu, Zhongxian Li, Feifei He, Shiwen Qin, Xiaofei Bi, Yanan Li, Yaqi Li, Faguang Hu, Yulan Lyu. 2025. Integration of transcriptome, metabolome and high-throughput amplicon sequencing reveals potential mechanisms of antioxidant activity and environmental adaptation in the purple-leaf phenotype of Coffea cultivars. Plant Physiol Biochem.; 2025 Aug: 225:110015. doi: 10.1016/j.plaphy.2025.110015. 

Để hiểu được tiềm năng cà phê đáp ứng được nhu cầu thị trường ngày càng tăng về phẩm chất và giống cà phê trồng trọt phải kháng được bệnh, người ta tập trung nghiên cứu đánh giá kiểu hình đột biến màu sắc lá cà phê Coffea arabica L. (purple coffee) và so sánh với giống cà phê đối chứng (Catimor). Phân tích chỉ số antioxidant cho thấy “purple coffee” (cà phê tím) biểu hiện những mức độ cao rất đáng kể về TAC (total anthocyanin content), DPPH (2,2-dyphenyl-1-picrylhydrazyl), POD (peroxidase), và PPO (polyphenol oxidase) so với giống Catimor, cho thấy rằng hoạt tính antioxidant mạnh mẽ hơn. Phân tích “multi-omics” được tiến hành để tạo ra những phổ biến dưỡng (metabolic profiles), bản đồ di truyền, và cộng đồng vi sinh có tính chất “phyllosphere” (ở trên cây) thuộc hai giống cà phê (Coffea genotypes). Hệ thống metabolome và transcriptome của chúng biểu hiện mức độ cao ơn hàm lượng flavonoids và phenolic acids trong giống cà phê “purple coffee”, kèm theo là hợp phần biểu hiện gen khác nhau. Điều tiết kiểu “up” của những gen chủ lực như vậy trong lộ trình “phenylpropanoid” dược xác định dẫn đến kết quả là có thay đổi đáng chú ý trong tích tụ flavonoids và phenolic acids. Phân tích mạng lưới đồng biểu hiện cho thấy cộng quầng quần thê vi khuẩn xác định được 10 keystone OTUs (operational taxonomic units), bao gồm Methylobacterium-Methylorubrum, 1174-901-12, Massilia, Comamonas, Klenkia, và Salinicola, tất cả chúng đều thuộc về Proteobacteria. Kết quả đồng phân tích chứng minh được một tương quan rất chặt chẽ giữa keystone OTUs và cơ chế biến dưỡng phenylpropanoid và hoạt tính chất antioxidant. Như vậy, tác giả giả định rằng điều tiết kiểu “up: của những gen chủ lực trong lộ trình biến dưỡng phenylpropanoid của giống cà phê lá tím tạo điều kiện thuận lợi cho tổng hợp chất flavonoids và phenolic acids, chúng ức chế sự phát triển sung mãn của microbial taxa và làm tăng cường hoạt tính antioxidant cũng như tính thích ứng với môi trường. Kết quả cung cấp luấn cứ khoa học có giá trị về nghiên cứu tương lai của tính trạng thích nghi giống với môi trường và duy trì tiềm năng trong tuyển chọn giống cà phê có hàm lượng flavonoid  cao.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40381364/