Tuần tin khoa học 970 (1 7/12/2025)

Nguy cơ vô hình “đất bị nén ở tầng dưới”, trong canh tác không cày xới

Nguồn: Thomas Keller, Samuel Bickel, and Dani Or. 2025. The invisible subsoil compaction risk under no-till farming. PNAS; November 10, 2025; 122 (46) e2515473122; https://doi.org/10.1073/pnas.2515473122

Canh tác không cày xới “No-till” (viết tắt NT), là yếu tố quan trọng trong nông nghiệp bảo tồn tài nguyên tự nhiên (conservation agriculture), hiện được thực hiện khảong 15% diện tích cây trồng trên toàn cầu. NT thu nhận được lợi ích kinh tế và môi sinh so với canh tác có cày xới truyền thống; tuy nhiên, nó có thể dẫn đến kết quả mất năng suất liên tục cho cây trồng nào đó. Tác giả nhấn mạnh một sự đe dọa vô hình đến quản lý đất bền vững trong canh tác NT do hiện tượng đất nén ở tầng dưới (subsoil compaction). Người ta mô tả một nguy cơ đất nén ở tầng dưới bởi các sự kiện đất nén do khối lượng máy kéo quá nặng xảy ra trong khoảng thời gian ngắn hơn khoảng thời gian đất phục hồi. Kết quả cho thấy gần 40% đất canh tác NT trên thế giới đối mặt với một rủi ro rất cao đất bị nén tầng dưới. Giảm thiểu rủi ro như vậy thông qua hạn chế bớt sự phát triển máy nông nghiệp là cần thiết để duy trì và thực hiện được lợi ích sinh thái trọn vẹn cũng như lợi ích nông học trong nông nghiệp bảo tồn thiên nhiên. No-till (NT) là yếu tố cấu thành nền nông nghiệp “conservation” nhằm mục đích sản xuất cây trồng với xáo trộn đất tối thiểu. Cách quản lý đất như vậy có được nhiều lợi ích kinh tế và sinh môi so với canh tác có cày xới, diễn biến rất nhanh từ thập niên 1960s, bây giờ có đến 15% diện tích canh tác toàn cầu. Tuy nhiên, nhiều loài cây khác nhau đang mất năng suất liên tục qua nhiều thập kỷ sau khi kỹ thuật này được chuyển giao. Triển vọng của quản lý đất bền vững và sinh lợi có thể bị suy yếu bởi rủi ro vô hình của đất bị nén ở tầng dưới. Rủi ro của “subsoil compaction” bắt nguồn từ sự di chuyển không liên tục của cơ giới nặng (e.g., máy thu hoạch liên hợp). Rủi ro này có bản chất động và bất tương xứng, trong khi đó, sự kiện nén xảy ra nhiều và thường xuyên hơn  mức độ tự nhiên của sự hồi phục cấu trúc đất, làm cho đất bị thoái hóa dần dần. Gần 40% đất canh tác NT trên toàn cầu (0,8 triệu km²) đang diễn ra rủi ro “subsoil compaction” (chủ yếu ở Canada, USA, và Brazil). Nhận thức và giảm thiểu được “subsoil compaction” thông qua mở rộng hiện trường có hạn chế được cơ giới nặng và áp dụng máy rô bốt nhỏ hơn sẽ góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững và bảo tồn toàn diện.

Xem: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2515473122

Hiệu quả của giống bắp Bt-(Cry1Ab + Cry2Ab + Cry1Fa) kháng sâu Spodoptera frugiperda và sâu hại khác di cư thuộc Bộ Cánh Bướm ở châu Á nhiệt đới

Nguồn: Shuang Chen, Xianming Yang, Guodong Kang, Haitao Li, Cheng Song, Liping Qi, Na Li, Zhenwei Tian, Dazhong Liu, Kongming Wu. 2025. Efficacy of Bt-(Cry1Ab + Cry2Ab + Cry1Fa) maize against Spodoptera frugiperda and other lepidopteran migratory pests in tropical Asia. Pest Management Science; 09 November 2025; https://doi.org/10.1002/ps.70365

Sự xâm nhiễm của sâu keo mùa thu (fall armyworm: Spodoptera frugiperda) và những loài sâu hoại khác có tính chất di cư đang đe dọa đến sản lượng bắp ở châu Á nhiệt đới, vùng sinh sản quan trọng quanh năm và nguồn sâu di cư mùa xuân, mùa hè trên khắp khu vực rộng lớn của châu Á. Việc triển khai chiến lược tạo giống bắp chuyển gen biểu hiện tích hợp các độc tố của Bacillus thuringiensis (Bt) là phương pháp tiếp cận triển vọng để quản lý nhiều loài sâu hại bắp và làm chậm lại sự tiến hóa kháng lại của sâu ở vùng này. Nghiên cứu nhằm đánh giá được hiệu quả diệt sâu hại của giống “Bt maize” (LP026-2 event, Cry1Ab + Cry2Ab + Cry1Fa) kháng được 6 loài sâu bướm: S. frugiperda, Mythimna separata, Spodoptera exigua, Spodoptera litura, Helicoverpa armigera, và Ostrinia furnacalis.

Các mức độ Bt protein của giống bắp Bt-(Cry1Ab + Cry2Ab + Cry1Fa) xếp theo thứ tự sau: lá bắp > râu bắp > hạt bắp, với Cry2Ab đóng vai trò toxin chủ lực, bao gồm 84,49% (188,75 μg g⁻¹) ở lá và 64,12% (16,12 μg g⁻¹) ở hạt bắp. Kết quả xét nghiệm sinh học cho thấy hiệu quả rất cao, với tỷ lệ sâu chết >90% kháng được 6 loài sâu theo xét nghiệm trên lá và hạt, 5 ngày. Sự nhiễm của sâu hại theo thứ tự là H. armigera > S. frugiperda > O. furnacalis > M. separata > S. exigua > S. litura, với hiệu quả cao nhất trên lá, theo đó là trên hạt và trên mô râu bắp (silk mortality 69.15–98.94%). THí nghiệm trên ruộng cho thấy hiệu quả được minh chứng của giống “Bt maize”, có sự suy giảm có ý nghĩa của mật độ sâu non, tỷ lệ cây chết, bên cạnh đó là năng suất tăng 4,52–25,41% so với giống bắp “non-Bt”.  Kết quả này chứng minh rằng giống bắp chuyển gen Bt-(Cry1Ab + Cry2Ab + Cry1Fa) quản lý đa loài sâu hại có hiệu quả và cho năng suất tốt, hỗ trợ cho sự tích hợp các chiến lược quản lý sâu di cư gây hại bắp vùng nhiệt đới.

Xem: https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ps.70365

Xác định gen CsAFP3-like là gen mới điều tiết tính trạng phân nhánh ngang của cây dưa leo

Nguồn: Fan Yang, Yan Xu, Zichun Wang, Biao Dong, Siwen Zhou, Minying Jiang & Ji Li. 2025. Identification of CsAFP3-like as a novel gene regulating determinate growth of lateral branch in cucumber. Theoretical and Applied Genetics; November 18 2025; vol. 138; article 306

Gen CsaV3_1G006020 (CsAFP3-like) được phân lập, gen này điều khiển tính trạng tăng trưởng hữu hạn của nhánh ngang cây dưa leo thông qua lộ trình truyền tín hiệu ABA. Tính trạng phân nhánh ngang (lateral branching) là tính trạng nông học quan trọng của cây dưa leo ảnh hưởng trực tiếp đến kiến trúc cây và năng suất dưa leo. Do đó, hiểu biết được cơ sở di truyền này rất cần cho nội dung lai tạo giống mới có hiệu quả.

Các tác giả đã xác định được một đột biến branchless (không phân nhánh ngang), ký hiệu mbl (mutant-branchless), biểu hiện tăng trưởng hữu hạn một cách cực đoan của nhánh ngang. Sử dụng phương pháp phân tích BSA-seq với bốn DNA bulk pools dẫn xuất từ quần thể con lai F₂ từ cặp lai giữa cây đột biến mbl và giống có nhánh ngang bình thường, EC1, người ta tiến hành lập bản đồ di truyền các loci riêng biệt gắn liền với tính trạng phát triển nhánh ngang. Gen A-Det (Main axis-determinate growth) định vị trên nhiễm sắc thể 6 và tương ứng với gen CsTFL1 đã được báo cáo trước đó. Locus có tên  B-NDI (Lateral branch-node differentiation inhibiting) d0i6nh vị trên nhiễm sắc thể 3, Với vùng mục tiêu được thu hẹp lại còn 3,03 Mb. Gen B-det (Lateral branch-determinate growth) được “fine-mapped” trong quãng 391,74 kb trên nhiễm sắc thể 1, ở đó, chỉ có một đột biến mang tính chất “non-synonymous” được tìm thấy trong gen đích CsaV3_1G006020 (CsAFP3-like). Gen này mã hóa protein CsAFP3-like thành ABA INSENSITIVE 5 (ABI5) binding protein, mà đột biến xảy ra tại đó nó gắn kết với domain bảo thủ của protein ABI5. Biểu hiện gen CsAFP3-like bị giảm đáng kể ở trục lá trong dòng đột biến mbl so sánh với dòng có nhánh ngang bình thường EC1, mà ABA nội sinh tích tụ rất nhiều. Thí nghiệm xem xét CsAFP3-like VIGS của cây dưa leo xác định được vai trò của sự điều tiết tăng trưởng hữu hạn của thân nhánh ngang. Kết quả cho thấy CsAFP3-like điều tiết tích cực hoạt động ức chế ABA khi phát triển nhánh ngang.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05094-5

Đánh giá rủi ro môi trường khi trồng giống bắp chuyển gen, “sự kiện DP-Ø51291–2”, kháng sâu đục rễ bắp (Diabrotica spp.) qua biểu hiện protein IPD072Aa

Nguồn: Kursten A. Spegar, Bridget F. O’Neill, Veríssimo Sá, Kristine LeRoy, Emily Moellring, Sarah Brustkern, Reba Bruyere, Taylor Olson, Tim Gunderson, Philip Utley, Anne B. Carlson, Rachel Woods, Brian Stolte, Chris Linderblood & Nick Schmidt. 2025. An environmental risk assessment of maize containing event, DP-Ø51291–2, with activity against corn rootworms (Diabrotica spp.) via expression of the protein, IPD072Aa. GM Crop & Food; Biotechnology in Agriculture and the Food Chain;Volume 16, 2025 - Issue 1;Pages 811-836 | Received 31 Mar 2025, Accepted 03 Oct 2025, Published online: 22 Oct 2025.

Sự kiện dòng bắp chuyển gen DP-Ø51291–2 biểu hiện protein IPD072Aa, dẫn xuất từ Pseudomonas chlororaphis, được mã hóa bởi gen ipd072Aa, kiểm soát được sâu đục rễ bắp. Người ta tiến hành đánh giá rủi ro môi trường khi trồng cây sự kiện DP-Ø51291–2 có khả năng phơi nhiễm và cho nguy cơ tiềm ẩn đối với sinh vật không chủ đích (NTOs: non-target organisms). Để ước lượng được khả năng phơi nhiễm đối với IPD072Aa protein, người ta phải tính toán nồng độ môi trường ước lượng trong trường hợp xấu nhất (EECs: estimated environmental concentrations) và EECs được sàng lọc.

Muốn xác định được sự nguy hiểm đầy tiềm năng ấy từ IPD072Aa protein, người ta tiến hành  nghiên cứu độc tính thức ăn trong phòng thí nghiệm với các NTOs đại diện thay thế cho các nhóm chức năng được tuyển chọn thông qua hình thành nên những vấn đề trong lý thuyết.

Biên độ phơi nhiễm của mỗi một loài thay thế được xác định bằng cách so sánh giá trị nguy hiểm (hazard) và phơi nhiễm (exposure) mà giá trị ấy chỉ ra được rủi ro tiềm ẩn ở trạng thái không đáng kể đối với quần thể NTO. Để thêm vào dòng bằng chứng bổ sung, người ta thực nghiệm trên đồng ruộng đối với dòng bắp DP-Ø51291–2 so sánh với dòng đối chứng có tính chất “near isoline” (gần như đẳng gen). Không có ảnh hưởng nào bất lợi một cách vô lý với môi trường, các quần thể sinh vật không mục tiêu (NTO) được dự đoán từ dòng bắp DP-Ø51291–2.

Xem: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21645698.2025.2572192

Bản đồ di truyền một QTL mới điều khiển tính trạng ổn định protein trong hạt đậu nành (Glycine max)

Nguồn: Andrew A. Mitchell, Feng Lin, Heng Ye, Tri Vuong, Zixiang Wen, Biructawit Tessema, Randall Laurenz, Raju Thada Magar, Henry T. Nguyen & Dechun Wang. 2025. Genetic mapping of novel QTL for seed protein stability in food-grade soybean (Glycine max). Theoretical and Applied Genetics; 14 November 2025; vol. 138; article 304.

Có hai QTLs mới gắn với tính trạng ổn định hàm lượng protein đậu nành được phân lập trên nhiễm sắc thể 10 và 18. Kết quả phân tích haplotype cho thấy QTL ấy cải thiện đáng kể tính ổn định của hàm lượng protein stability, không làm tổ thương protein đậu nành.

Protein trong hạt đậu nành là một tính trạng đa gen, phức tạp và chịu ảnh hưởng tương tác bởi kiểu gen x môi trường. Hàm lượng protein bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ khí quyển chung quanh ở giai đoạn đầy hạt, nếu nhiệt độ nóng hơn sẽ làm tăng cường protein hạt tích tụ.

Việc phân lập gen đích gắn liền với tính trạng ổn định hàm lượng protein sẽ giúp cho nhà chọn giống hiểu được rõ hơn sinh lý phát triển của hạt đậu nành và giúp cho việc phát triển giống đậu nành cao sản có tính chất điều chỉnh “food-grade” rộng rải hơn. Trong nghiên cứu này, người ta sử dụng 210 dòng đậu nành cận giao tái tổ hợp (RILs) dẫn xuất từ cặp lai giữa mẫu giống có protein cao BARC_-6 (PI 555396), và giống đậu nành có protein thấp MSU tên mẫu giống là E14077 để nghiên cứu QTL điều khiển tính trạng ổn định hàm lượng protein qua nhiều năm và qua nhiều địa điểm khảo nghiệm.

Các chỉ số cho thấy tính ổn định hàm lượng protein được sử dụng để ước lượng tương tác GxE tại vùng sản xuất đậu nành ở Bắc và Nam Hoa Kỳ. Bản đồ CIM (composite interval mapping) xác định được một QTL chủ lực, ổn định, gắn với tính trạng hàm lượng protein trên nhiễm sắc thể 20, giải thích được 20,7% biến thiên kiểu hình. Hai QTLs mới gắn liền với tính trạng ổn định protein tuyệt đối được tìm thấy trên nhiễm sắc thể 10 và 18, giải thích được 8,6% và 7,6% biến thiên kiểu hình, theo thứ tự. Kết quả phân tích “SNP-based haplotype” cho thấy ảnh hưởng có lợi cùng một lúc đối với tính trạng hàm lượng protein và tính trạng ổn định protein khi các alen mong muốn của những QTL này được tích hợp (chồng gen vào cùng một dòng đậu nành). Kết quả này sẽ là công cụ có giá trị phục vụ “molecular breeding” giống đậu nành làm thực phẩm chứa hàm lượng protein cao, song hành với tính trạng ổn định protein qua nhiều vùng sinh thái canh tác khác nhau, nhấn mạnh giải pháp đối với thách thức “đáp ứng nhu cầu của thế giới” về giống đậu nành cao sản, giàu protein phục vụ cả công nghiệp thức ăn chăn nuôi và phục vụ cho dinh dưỡng con người.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05089-2

Hình: Bản đồ di truyền của QTL mới điều khiển tính trạng ổn định protein trong hạt đậu nành.