Tuần tin khoa học 972 (22-28/12/2025)

Phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao của tính trạng mạch rễ củ và mạch thân cây sắn thông qua tiến trình điều tiết sự phân hóa của mô mềm mạch gỗ

Nguồn: David Rüscher, Uwe Sonnewald, Wolfgang Zierer. 2025. High-resolution transcriptomics of stem and storage root vascular cambia highlight regulatory processes for xylem parenchyma differentiation in cassava. BMC Genomics; 2025 Dec 9; 26(1):1095. doi: 10.1186/s12864-025-12076-w.

Do hàm lượng carbohydrate rất cao, rễ củ của cây sắn là nguồn rất quan trọng cung cấp thức ăn cho hàng trăm triệu cư dân trên toàn thế giới. Trái với thân gỗ của cây sắn, mạch gỗ của rễ dự trữ chủ yếu sản sinh ra tế bào nhu mô dự trữ rất giàu tinh bột và chỉ có một ít nhân tố dẫn khí còn lại hầu hết không có chất xơ. Dù có những khác biệt rõ ràng như vậy, nhưng cả hai thân và rễ củ đều được hình thành từ một tầng sinh mạch (vascular cambium). Để tìm hiểu sâu sắc hơn sự khác biệt về cơ chế điều hòa trong khi phân bào ở thân và rễ củ, người ta tiến phánh phương pháp cắt lát đông lạnh (cryo-sectioning), nhằm phát sinh ra phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao trải rộng trên toàn bộ tầng sinh mạch của cả hai mô (thân và rễ). Người ta quan sát thấy sự hình thành mô mềm dự trữ được gắn kết với sự ức chế hành thách vách tế bào thứ cấp thông qua sự giảm mức độ biểu hiện của những “players” then chốt trong hệ thống điều tiết NAC/MYB, cũng như sự giảm các chu trình có tính chất  cận dưới  (downstream pathways) sản sinh lignin và hemicellulose. Bên cạnh đó, biểu hiện gen MeWOX14, một nhân tố mã hóa yếu tố phiên mã (TF) gắn kết với tín hiệu GA và sự phân hóa chức năng chất xơ trong mạch gỗ, điều này giảm mạnh mẽ ở rễ củ so với mạch gỗ của thân cây sắn. Trái lại, biểu hiện gen MeKNOX1, một regulator nổi tiếng của sinh mô, cũng như tất cả các gen LSH trong cây sắn và nhiều yếu tố phiên mã co liên quan đến ABA đều được gắn kết trong tế bào nhu mô. Kết quả cho thấy sự ức chế của hình thành vách tế bào thứ cấp  và truyền tín hiệu GA, cùng tác động với auxin tích cực và tín hiệu ABA, cũng như phát triển hoạt tính gen MeKNOX1 kết gắn nhau hết sức chặt chẽ trong hình thành mô mềm dự trữ tinh bột ở rễ củ cây sắn.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41366291/

MicroRNAs điều khiển phản ứng cây cà chua thiếu sulfate trong khám phá mạng lưới điều tiết tích hợp theo chức năng và phát triển – di truyền biểu sinh

Nguồn: Diego Landaeta-Sepúlveda, Nathan R Johnson, Jonathan Morales-Espinoza, Mariola Tobar, Evelyn Sánchez, José D Fernández, Consuelo Olivares-Yáñez, Joaquín Medina, Javier Canales, Elena A Vidal. 2025. Sulfate Deficiency-Responsive MicroRNAs in Tomato Uncover an Expanded and Functionally Integrated Regulatory Network. Int J Mol Sci.; 2025 Aug 29; 26(17):8392. doi: 10.3390/ijms26178392.

Khả năng hữu dụng của sulfate ảnh hưởng cực trọng đến tăng trưởng cây cà chua, thế nhưng vai trò của phân tử RNAs nhỏ, đặc biệt là microRNAs (miRNAs), trong điều hòa phản ứng của cây đối với sự thiếu sulfate vẫn chưa được hiểu rõ. Ở đây, tác giả tiến hành  phân tích theo thời gian phân tử miRNAs phản ứng với sự thiếu sulfate như thế nào ở rễ và lá cây cà chua Solanum lycopersicum, sử dụng một phần mềm cập nhật giải thích chi tiết di truyền phân tử miRNA trong phần mềm SL4.0 genome. Người ta tìm ra 40 gen miRNAs có tính chất “differentially expressed” (biểu hiện đặc hiệu riêng), bao gồm 2 miRNAs mới đặc trưng của cà chua. Di truyền biểu sinh cà chua cho thấy, miRNAs biểu thị một sự điều tiết đặc thù theo cơ quan và đặc thù theo thời gian rất quan trọng, giống với phản ứng đã được mô tả của mRNA transcriptome. T1ich hợp cá dữ liệu transcriptomic và kết quả phân tích Degradome-seq nhấn mạnh cả hai mục tiêu chính tắc cũng như không chính tắc (canonical and non-canonical) đối với miRNAs phản ứng với sulfate. Phân tử miR395, là phân tử miRNA được nghiên cứu nhiều nhất, có chức năng không những điều khiển trong vận chuyển sulfate và đồng hóa sulfate, mà còn có chức năng “redox homeostasis” (trạng thái bảo hòa redox), quang hợp và vận chuyển chloride. Đáng chú ý là,  hầu hết gen đích đều bị ức chế trên lá cà chua, cho thấy có hiện tượng downregulation của tiến trình sử dụng nhiều năng lượng, trong khi ở rễ cà chua, có hiện tượng upregulation chiếm ưu thế, bao gồm các gen liên quan đến tái lập trình protein và bảo vệ chống ô xi hóa. Kết quả phân tích so sánh cho thấy hệ gen Arabidopsis thaliana mang phạm vị rộng với hệ thống chức năng của cây cà chua, như vậy, có tính thích nghi chuyên biệt loài đối với sự thiếu sulfate được ghi nhận. Kết quả nhấn mạnh vai trò cực trọng của phân tử miRNAs trong “fine-tuning” (điều chỉnh tinh tế) sự tái lập trình biến dưỡng trong cơ quan đặc thù khi có hiện tượng khiếm dưỡng xảy ra, mở rộng sự hiểu biết hiện nay của sự kiện thiếu sulfate trong cây.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40943314/

Sàng lọc di truyền theo chu kỳ nhanh các giống bắp bản địa: bước tiến giúp thu hẹp được năng suất

Nguồn: Carolina Rivera-Poulsen, Clara Polzer, Armin C. Hölker, Thomas Presterl, Sofia da Silva, Michelle Terán-Pineda, Milena Ouzunova, Albrecht E. Melchinger & Chris-Carolin Schön. 2025. Rapid cycling genomic selection in maize landraces: a step toward closing the yield gap. Theoretical and Applied Genetics; December 15 2025; vol. 139; article 5

Sàng lọc di truyền nhanh (rapid cycling genomic selection) là công cụ rất hiệu quả phục vụ yêu cầu “pre-breeding” (tạo nguồn vật liệu đầu tiên) của cây bắp bản địa đối với những tính trạng di truyền phức tạp, đặc biệt là tổ hợp với sàng lọc đa tính trạng và mô phỏng “retraining”.

Việc du nhập các nguồn bố mẹ là giống bắp bản địa trong chương trình cải tiến giống mới có thể chỉ thành công nếu người ta hoàn thiện được sự hài hòa năng suất và các tính trạng nông học quan trọng. Nghiên cứu này được tiến hành qua sự khai thác triển vọng của phương pháp “rapid cycling genomic selection” cây bắp (Zea mays L.) để đầy nhanh quá trình tạo nguồn vật liệu ban đầu  từ giống bắp bản địa với chọn kiểu hình tái tục (recurrent phenotypic selection). Người ta hoàn thiện  3 chu kỳ sàng lọc di truyền đối với hiệu quả lai thử nghiệm (testcross). Tiêu chuẩn chọn lọc dựa trên cơ sở chọn định hướng đối với năng suất sinh khối và ổn định được kết quả chọn chiều cao, thời gian trổ. Mô phỏng toán về độ chính xác được thử nghiệm quả “testcrosses” của 419 dòng bắp lai đơn bội kép (DH) dẫn xuất từ hai dòng bắp bản địa châu Âu. Muốn ước lượng được phản ứng chọn lọc và độ chính xác của dự đoán, người ta xem xét các dòng DH từ nhiều chu kỳ (N = 204, C0–C3) chúng được đánh giá chung với nhau so với bảy con lai hybrids đã thương mại hóa tại 7 địa điểm thí nghiệm khác nhau. Sàng lọc ấy thu hẹp được khoảng cách với năng suất tiềm năng (yield gap) trên cơ sở con lai thương mại hóa với sự gia tăng đáng kể tổng lượng chất khô khoảngt 10% so với quần thể tham chiếu (C0). Dù có ổn định được việc sàng lọc đối với chiều cao cây và thời gian trổ, nhưng cả hai tính trạng này đều cho thấy có phản ứng tương quan với năng suất sinh khối, đánh dấu tầm quan trọng của tối ứu hóa phương pháp chọn nhiều tính trạng, đặc biệt trong tập đoàn giống bắp bản địa. Mức độ chính xác của dự báo ở mức trung bình đối với quần thể training pvà rồi giảm trong nhiều chu kỳ tiếp theo. “Retraining” mô phỏng dự đoán đang dùng  làm tăng lên độ chính xác cho tất cả tính trạng nghiên cứu. Kết quả là tiền đề cho phép “pre-breeding” có thể được phát triển có ý nghĩa thông qua phương pháp “rapid cycling genomic selection” và cung cấp luận điểm khoa học về những yếu tố then chốt dẫn đến thành công.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05107-3

TỔNG QUAN: Tiến bộ và tác động của công nghệ "Omics" trong hiểu biết về phản ứng với khô hạn của cây sắn: Áp dụng nguyên tắc ấy cho an ninh lương thực ở châu Phi

Nguồn: Ambesa Mantewu, Sandiswa Figlan, Amelework Assefa, Molemi Rauwane. 2025. Progress and Impacts of "Omics" Technologies in Understanding the Drought Response in Cassava: Adoption for Food Security in Africa. Plant Environ Interact; 2025 Dec 15; 6(6):e70100. doi: 10.1002/pei3.70100.

Sắn là loài cây lương thực chính của châu Phi, nhưng năng suất sắn ngày càng bị đe dọa bởi  những tác động càng xấu đi bởi hạn hán trong biến đổi khí hậu toàn cầu. Để nhấn mạnh những thách thức, người ta tích hợp lại thành tực của "omics" và công nghệ chỉnh sửa hệ gennhư những công cụ cần thiết để chúng ta hiểu được  nhũng cơ chế hết sứ phức tạp mà cây sắn phản ứng khi bị hạn hán. Bài tổng quan này cung cấp một ca1ic nhìn tổng thể về tiến bộ và sự đóng góp có ý nghĩa của nhân loại về công nghệ "omics", bao gồm genomics, transcriptomics, proteomics, và metabolomics, trong làm sáng tỏ cơ chế phân tử về khả năng của hệ gen cây sắn chống chịu được hạn hán. Thông qua kết quả tích hợp các phương pháp "omics", nhà khoa học phân lập ra được gen đích, chỉ thị SNPs, proteins, và những metabolites kết hợp nhau làm ra kết quả chống được hạn hán, thu nhận những cơ hội khả thi để phát triển giống sắn cao sản chịu hạn tốt. Hơn nữa, tổng quan này còn nhấn mạnh đến công nghệ "omics" hỗ trợ mạn mẽ cho cải tiến giống, tăng cường sức chống chịu của giống, đảm bảo an ninh lương thực cho châu Phi. Tổng kết các thành tựu khoa học kỹ thuật hiện nay, bài tổng quan nhấn mạnh đến khả năng cuyển đổi của "omics" trong hiểu biết và trong giảm thiểu những ảnh hưởng có hại của hạn hán trong sản xuất sắn ở châu Phi, đặc biệt là an ninh lương thực tại đây.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41404537/

Phương pháp đánh giá kiểu gen dựa trên trình tự lập lại, phục vụ quy trình kiểm soát mang tính chất toan cầu “bệnh ghẻ” do vi khuẩn Xanthomonas citri pv. mangiferaeindicae, một pathogen vi khuẩn ít được nghiên cứu – đang gây bệnh quan trọng cho xoài và điều

Nguồn: Karine Boyer, Cyrille Zombre, Laure Payan, Issa Wonni, Olivier Pruvost. 2025. A new tandem repeat-based genotyping scheme for the global surveillance of Xanthomonas citri pv. mangiferaeindicae, an understudied bacterial pathogen of major importance to mango and cashew production. PLoS One; 2025 Nov 26; 20(11):e0336768. doi: 10.1371/journal.pone.0336768.

Bệnh ghẻ do vi khuẩn (bacterial canker) mà tác nhân là Xanthomonas citri pv. mangiferaeindicae (Xcm), là bệnh hại có tác động bất lợi cho công nghiệp sản xuất xoài và điều  ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dù có tầm quan trọng về nông nghiệp như vậy đối với loài cây trồng thuộc  Anacardiaceae, nhưng vi khuẩn Xcm đã và đang chưa được quan tâm đúng mức. Người ta biết rất ít về dịch tễ học,  sự tiến hóa và tương tác ở mức độ phân tử với cây chủ. Các nghiên cứu có liên quan nhất về kiến trúc di truyền của vi khuẩn  chủ yếu dựa trên kết quả số liệu AFLP (amplified fragment length polymorphism). Kỹ thuật này cung cấp những đánh giá đáng tin cậy về mối quan hệ di truyền trong tập đoàn vi khuẩn, nhưng vô cùng hạn chế theo ý nghĩa so sánh giữa các phòng thí nghiệm. Kỹ thuật đánh giá kiểu gen luân phiên rất cần để giải thích dịch tể họ quy mô toan cầu và sự phát triển tại những vùng địa lý của vi khuẩn Xcm. Ở đây, tác già đã sàng lọc hệ gen của chủng nòi vi khuẩn Xcm CFBP1716 theo phương pháp “tandem repeats”. Người ta phát triển và đánh giá một biến tối ưu có tên “Multi Locus Variable” theo phân tích “tandem repeat” (viết tắt là MLVA), đích đến 16 loci (tandem repeat) với số “repeat units” rất lớn, i.e., minisatellites (MLVA-16). Để có kết quả, người ta đánh giá kiểu gen một bộ sưu tập đầy đủ bao gồm 152 chủng nòi Xcm (strains), đại diện cho pathogen của toàn thế giới về tính đa dạng di truyềncủa chúng, cùng với chủng nòi tham chiếu của vi khuẩn X. citri pv. anacardii, mội loài phụ khác tấn công cây thuộc họ Anacardiaceae. MLVA-16 cho phép tác giả phân biệt được hai pathovars như vậy. Mặc dù  MLVA-16 hơi bị ít quan tâm hơn AFLP, nhưng cả hai bộ dữ liệu này có tương quan rất mạnh, cho thấy MLVA-16 cho ra một tín hiệu di truyền huyết thống tốt (good phylogenetic). Năm chùm genvới một vài gắn kết về địa lý được minh họa khá rõ, trên cơ sơ phân tích sự biệt tính (discriminant analysis) của những hợp phần chủ yếu. Có hai chìm gen chính tập họp các chủng nòi vi khuẩn từ nhiều nguồn gốn địa lý khác nhau. Trái lại, tất cả chủng nòi (strains) đều biểu hiện hoặc trên xoài, hoặc trên điều, ơ Tây Phi, nhóm lại trong một chùm gen (cluster), mà chùm gen này không chức bất cứ strains của các nguồn gốc địa lý khác nhau. MLVA-16 đặc trưng cho một cơ hội để người ta cải thiện được sự hiểu biết của mình về cấu trúc của quần thể vi khuẩn Xcm, thông qua việc chia sẻ cơ sở dữ liệu đánh giá kiểu gen. Cơ sở dữ liệu MLVA-16 trong nghiên cứu này được lưu trữ trong dữ liệu chuyên dụng online.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41296781/

Vị trí trong hệ gen của những markers TR thông qua MLVA-16, sử dụng các chủng nòi của  pathotypes Xcm  (CFBP1716) làm tham chiếu. Màu sắc của từng khối liên quan đến so sánh trình tự MAUVE được hoàn thiện trong phần mềm Geneious R10.2.6.