Tuần tin khoa học 969 (24-30/11/2025)

Phân tử “receptor antagonist” đối trọng với nhiều “systemin phytocytokines” của cà chua

Nguồn: Lei Wang, Louis-Philippe Maier, Nga Pham, Yan L Wang, Xu Wang, Andreas Schaller, Judith Fliegmann, Matthias Erb, Thomas Boller, Georg Felix. 2025. A receptor antagonist counterbalances multiple systemin phytocytokines in tomato.Cell; 2025 Nov 13; 188(23):6509-6518.e12. doi: 10.1016/j.cell.2025.07.044.

Nguyên tắc chặt chẽ của tính miễn dịch vô cùng cần thiết  cho sức khỏe của cây cà chua. Làm thế nào cây cà chua có thể kiểm soát được hoạt động của những phytocytokines mang tính chất miễn dịch là cau hỏi rất lớn. Tác giả phân lập được antiSYS như một phân tử ức chế có trong tự nhiên của protein “cytokine systemin” trong cây cà chua. AntiSYS là một peptide giống như systemin được mã hóa bởi chùm gen có 4 “paralogs” mang tính bổ sung lẫn nhau, ba trong số đó có những systemins mới được xác định mang tính đối kháng (agonistic). AntiSYS là một đối kháng đặc biệt và mạnh mẽ của phân tử “systemin receptor”. Dòng cá chua đột biến thiếu antiSYS biểu hiện tăng trưởng bất thường và giảm khả năng sinh sản. Những triệu chứng như vậy của sự thiếu antiSYS không được quan sát trong thực vật thiếu các phân tử “systemin receptors” có chức năng, cho thấy, vai trò của antiSYS quan trọng như thế nào của “agonistic systemins” mang tính đối trọng. Do đó, nó gợi lại chức năng của những interleukins đối kháng kiểm soát trạng thái cân bằng “homeostasis” miễn dịch của động vật, antiSYS có nhiệm vụ tối cần thiết cho sự điều hòa hoạt tính của phytocytokine của cà chua.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40845839

Hình: Tế bào cà chua có polypeptide mang tính chất “antagonistic systemin-like”

Chiều rộng lá lúa càng giảm, hiệu suất quang hợp càng tăng, mà không ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu nước của cây lúa

Nguồn: Qiangqiang Zhang, Xinzheng Han, Xiu Deng, Ziyu Zhang, Qianchao Wu, Jian Ke, Haibing He, Cuicui You, Liquan Wu. 2025. Reduced leaf width increases photosynthetic rate without improving water-use efficiency in rice. The Plant Journal; First published: 02 November 2025; https://doi.org/10.1111/tpj.70540

Volume 124, Issue 3; November 2025; e70540

Tăng cường hiệu suất quang hợp cây lúa là yêu cầu bức thiết để tăng năng suất, những đặc điểm hình thái lá lúa cụ thể gắn liền với hiệu suất quang hợp cao vẫn còn chưa rõ ràng. Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát biết được làm thế nào giảm chiều rộng phiến lá (LW) ảnh hưởng đến hiệu suất quang hợp (A) và hiệu quả sử dụng nước (iWUE) của lúa. Thí nghiệm trong chậu được tiến hành với 14 giống lúa trồng biểu hiện sự biến thiên đáng kể tính trạng LW và các dòng lúa biến đổi gen mang gen chuyển nạp NARROW LEAF 1 (NAL1). Người ta thấy rằng có tương quan nghịch giữa tính trạng LW và A trong 14 giống lúa trồng. Đồng thời, có hiện tượng giảm đến 48,2% của tính trạng LW của dòng chuyển nạp gen NAL1-K kèm theo tăng 49.9% có ý nghĩa thống kê về tính trạng A. Lá lúa càng hẹp càng làm tăng độ dẫn thủy lực của lá và tăng mật độ khí khổng, do vậy, làm tăng sự dẫn truyền trong khí khổng (g_s). Hơn nữa, mật độ khí khổng tăng sẽ làm tăng sự dẫn truyền ở mô phân sinh (mesophyll conductance: g_m) thông qua làm thuận lợi cho hình thành khoang chứa không khí và giảm tính kháng lạ vận chuyển CO₂. Lá lúa hẹp LW còn làm tăng hàm lượng nitrogen lá và làm tăng carboxyl hóa lên tối đa của RuBisCO (V_cmax). Cho dù LW giảm làm tăng đồng thời g_s, g_m, V_cmax, và cuối cùng là A (hiệu suất quang hợp), nhưng nó không đạt được cùng một lúc một cải tiến có tính chất phối hợp trong iWUE. Phát hiện này cung cấp nền tảng khoa học cho các cơ chế sinh lý học xét theo hiệu quả quang hợp của cây lúa, cho thấy tối ứu hóa tính trạng LW có thể là một chiến lược đầy tiềm năng để làm tăng hiệu suất quang hợp A mà không cần phải cải tiến hiệu quả sử dụng nước iWUE.

Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.70540

OsGSTT3 điều tiết tính trạng nẩy mầm thông qua sự tác động đến trạng thái ROS của lúa

Nguồn: Yunyi Wen, Yanjin Zhou, Mingyang Ding, Zilong Luo, Can Wang, Yibin Pan, Ying He & Dagang Jiang. 2025. OsGSTT3 regulates seed germination by modulating reactive oxygen species homeostasis in rice. Theoretical and Applied Genetics; November 11 2025; vol. 138; article 302

Họ gen OsGSTT3 mã hóa men glutathione S-transferase trong cây lúa điều tiết sự nẩy mầm hạt thông qua trạng thái bảo hòa ROS (reactive oxygen species homeostasis). Mức độ biểu hiện tương đối của gen gắn với kết quả ROS scavenging đã được thay đổi.

Sự nẩy mầm của hạt thóc là một tiến trình sinh ly1a cực kỳ phức tạp; nó được điều tiết bởi nhiều yếu tố cả bân trong lẫn bên ngoài. Men glutathione S-transferases (GSTs), là lớp protein cần thiết của các enzymes chống ô xi hóa, có vai trò chủ chốt trong phản ứng của cây lúa với stress ngoại cảnh. Tuy nhiên, cơ chế điều tiết có tính chất phân tử của sự nẩy mầm hạt thóc vẫn chưa được biết rõ ràng. Theo kết quả nghiên cứu này, người ta xác định OsGSTT3 là một regulator chủ chốt của nẩy mầm hạt lúa. Cả sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsGSTT3 và những dòng lúa “knockout” đều biểu hiện tốc độ nẩy mầm bị trị hoãn khi so sánh với cây lúa WT (nguyên thủy). Phân tích RT-qPCR cho thấy OsGSTT3 biểu hiện rất cao trong hạt và trong giai đoạn nẩy mầm, với cách biểu hiện bị can thiệp bởi H₂O₂ (hydrogen peroxide) và DPI (diphenyleneiodonium chloride). Xử lý H₂O₂ và DPI ngoại sinh một lần nữa xác định các mức độ của ROS chính là tác nhân cực trọng của nẩy mầm trong dòng lúa chuyển gen OsGSTT3. Đo lường H₂O₂ nội sinh cho thấy mức độ làm giảm đáng kể trong dòng lúa biểu hiện mạnh mẽ gen đích và mức độ được tằng trong dòng lúa đột biến knockout liên quan đến WT. Hơn nữa, OsGSTT3 điều tiết trong thái bão hò homeostasis của ROS khi nẩy mầm nhờ điều tiết biểu hiện các gen gắn với ROS. Như vậy, kết quả tạo nên gen OsGSTT3 là một regulator chủ chốt của nẩy mầm hạt thông qua “ROS homeostasis”, cung cấp luận điểm khoa học mới về cơ chế phân tử của sự nẩy mầm hạt lúa và thu nhận được nguồn vật liệu di truyền cải tiến giống lúa.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05092-7

Tổng quan về những kịch bản bệnh siêu vi trên cây đu đủ ở thế giới

Nguồn: T Nivetha, P Renukadevi, M Gayathri, N Indra, D Vidhya, B Rajagopal. 2025. Global scenario of viruses infecting papaya. 3 Biotech; 2025 Jul; 15(7):208. doi: 10.1007/s13205-025-04370-x.

Đu đủ (Carica papaya), thành viên của họ Caricaceae, là loài cây ăn trái quan trọng  được trồng rộng khắp ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới, bao gồm  Brazil, China, India, Indonesia, Jamaica, Mexico, Nigeria, Peru, Philippines, Taiwan, Thailand và Hoa Kỳ. Nguồn gốc xuất xứ là Trung Mỹ và Bắc Mỹ, phân bố trên toàn cầu nhờ tính thích nghi với khí hậu đa dạng và những điều kiện đất khác nhau. Nổi tiếng nhờ giá trị dinh dưỡng của nó, nhưng cây đu đủ được nông dân sử dụng nhiều y dược liệu, với tất cả bộ phận của cây đều có giá trị dược liệu. Cho dù cây có giá trị kinh tế như vậy, nhưng canh tác đu đủ đang đối mặt với nhiều thách thức với nhiều stress sinh học và phi sinh học, đặc biệt là bệnh siêu vi. Trong đó, bệnh đốm vòng (ringspot) và bệnh xoăn lá (leaf curl) thường gặp nhất trên thế giới, có thể làm năng suất thất thoát đến 100%. Hiện nay, có 22 viruses từ những nhóm đa dạng bao gồm potyviruses, begomoviruses, alfamoviruses, potexviruses, sobemoviruses, rhabdoviruses và unassigned viruses (siêu vi chưa được phân lập). Những viruses này được truyền đi bởi vectors như rầy mềm (aphids), bọ phấn (whiteflies), và rầy chích hút lá (leafhoppers). Bên cạnh, có vài loài virus, bao gồm loài có chức năng làm vàng lá gây chết (papaya lethal yellowing) và loài khác gây bệnh trầm trọng (sticky diseases), biểu thị sự truyền bệnh qua hạt. Sự hiểu biết toàn diện về phân bố này, có tác động như thế nào đến năng suất, và những cơ chế truyền bệnh siêu vi sẽ vô cùng cần thiết để phát triển hệ thống quản lý bệnh cây đu đủ có hiệu quả.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40521212/

Sự mất đi “calcium-dependent protein kinases”: protein OsCPK5 và protein OsCPK13 dẫn đến kết quả “tính kháng phụ thuộc vào cơ chế NLR” trong hệ gen cây lúa.

Zhanchun Wang, Shibo Yu, Wencai Xu, Han Peng, Xuan Zhou, Anja Liese, Lilan Chen, Guitao Zhong, Chen ZhongXianya Deng, Libo Han, Na Liu, Justin Lee, Tina Romeis, Dingzhong Tang, and Wei Wang. 2025. Loss of calcium-dependent protein kinases OsCPK5 and OsCPK13 leads to NLR-dependent resistance in rice. PNAS; November 4, 2025; 122 (45) e2506856122; https://doi.org/10.1073/pnas.2506856122

Protein kinases phụ thuộc vào ion calcium (CPKs/CDPKs) có vai trò cực kỳ quan trọng trong hệ miễn dịch của cây thông qua sự phục vụ của ion calcium (Ca²⁺) cả trạng thái sensors và decoders mà chúng truyền được tín hiệu Ca²⁺ vào phản ứng  phosphoryl hóa ở tế bào cây. Cho dù người ta biết được vai trò then chốt của miễn dịch thực vật, nhưng chưa có minh chứng nào  về CPKs là đích đến của những effectors của sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, liệu rằng CPKs có thể được bảo vệ hay không nhờ nucleotide-binding, leucine-rich repeat receptors (NLRs) có tính chất nội bào, giống với các thành phần miễn dịch căn bản khác? Người ta chưa biết rõ. Ở đây, tác giả chỉ ra OsCPK5 và OsCPK13 đóng góp vào tính kháng bệnh đạo ôn lúa nhưng sự mất đi của cả hai này lại dẫn đến kết quả gia tăng tính kháng, mà tính kháng ấy phụ thuộc vào NLR protein như: OsCPK5/13-ASSOCIATING RESISTANCE PROTEIN 1, phát triển sự hiểu biết của chúng ta sang  lĩnh vực CPKs cũng sẽ được bảo vệ bởi NLRs.

Tín hiệu của ion Ca²⁺ có vai trò cực kỳ quan trọng trong miễn dịch thực vật, điều tiết cả PTI (pattern-triggered immunity) thông qua những thụ thể ở bề mặt tế bào và ETI (effector-triggered immunity) thông qua gắn kết với nucleotide nội bào và leucine-rich repeat receptors (NLRs). Những protein là kinases lệ thuộc vào calcium (CPKs/CDPKs) đóng vai là Ca²⁺ sensors chủ chốt và là những transducers tín hiệu trong các tiến trình của chúng. Tác giả chứng minh được sự liên quan của hai loại hình CPKs, OsCPK5 và OsCPK13, đối với tính kháng bệnh đạo ôn lúa. Cả hai đều là protein: Ca²⁺-responsive kinases, với khả năng hình thành những heteromer thực vật làm tăng cường hiện tượng phosphoryl hóa cũng như các chức năng truyền tín hiệu. các dòng đột biến mang gen lặn oscpk5 và oscpk13 biểu hiện phản ứng PTI  bị suy giảm sớm và tăng cường sự  nhiễm bệnh đạo ôn, cho thấy: những kinases như vậy rất cần cho kết quả miễn dịch hiệu quả. Ngạc nhiên là, dù cho có bị lỗi trong PTI, nhưng dòng đột biến kép  oscpk5/13 biểu hiện tính kháng cao với đạo ôn. Protein NLR, OsCPK5/13-ASSOCIATING RESISTANCE PROTEIN 1 (OsCARP1), gắn kết với cả OsCPK5 và OsCPK13, về mặt di truyền rất cần để tính kháng này nân cao hơn oscpk5/13. Bên cạnh đó, sự gây chết tế bào bởi OsCARP1 trong cây thuốc lá mô hình Nicotiana benthamiana có thể bị ức chế khi có thể hiện của OsCPK5 và OsCPK13. Trên cơ sở nghiên cứu này, người ta giả định rằng vai trò kháng bệnh đạo ôn tích cực của OsCPK5 và OsCPK13 được bảo vệ bởi OsCARP1, do đó, dẫn đến kết quả kháng ETI phụ thuộc vào OsCARP1 của dòng đột biến kép oscpk5/13 hoặc khi bị thao túng bởi những pathogen effectors chưa biết rõ trong quá trình lây nhiễm bệnh. Đây là luận điểm khoa học để biết làm thế nào  cây lúa tương tác với pathogen tấn công nó, trên cơ sở thành phần miễn dịch gắn với sự truyền tín hiệu ion Ca²⁺.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2506856122

Hoạt tính của kinase phụ thuộc Ca²⁺ của hệ men OsCPK5 và OsCPK13.