Tuần tin khoa học 974 (5-11/1/2026)

Giống lúa Nhật cao sản mới  mang đột biến chèn đoạn có tính chất “nonautonomous retrotransposon” tại locus “pathogenesis-related 1b protein” làm suy giảm tính kháng nấm gây bệnh đạo ôn Pyricularia oryzae

Nguồn: Taketo Ishihara, Kotaro Abe, Miyako Kato & Tsuyoshi Inukai. 2025. Modern Japanese rice cultivars often carry a nonautonomous retrotransposon-insertion mutation at the pathogenesis-related 1b protein gene locus causing reduced resistance to Pyricularia oryzae. Theoretical and Applied Genetics; December 28 2025; vol. 139; article 21

Tại Nhật, các giống lúa có phẩm chất gạo ngon như Koshihikari thường nhiễm nặng bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae, một bệnh hại trầm trọng bậc nhất cho canh tác lúa; tuy nhiên, người ta biết khá ít về những yếu tố di truyền dẫn dắt đến kết quả nhiễm bệnh đạo ôn này. Các tác giả  xem xét sau khi chủng bệnh vào cây lúa với nguồn nấm P. oryzae, biểu hiện của gen PR1b (pathogenesis-related protein 1b) không được tìm thấy ở trong giống lúa Koshihikari thông qua phương pháp RT-qPCR, nhưng người ta thấy được ở cây lúa Nipponbare, giống kháng đạo ôn trung bình. Kết quả bất ngờ này là do đột biến chèn đoạn có tính chất “nonautonomous retrotransposon” Dasheng tại vùng mang mật mã di truyền của gen PR1b của giống lúa Koshihikari. Tác giả cho thấy tính kháng đạo ôn cao hơn trong cây lúa transgenic từ giống Koshihikari; biểu hiện mạnh mẽ gen PR1b, như vậy, đột biến gen PR1b chính là một trong các nguyên nhân làm nó nhiễm nặng đạo ôn. Người ta kiểm tra lại đột biến gen PR1b trong tốp 10 giống lúa cao sản được trồng phổ biến ở Nhật và giống lúa chủ lực trong sản xuất lúa ở tỉnh Hokkaido, có ít nhất 8 giống lúa này và tất cả các giống lúa chủ lực của Hokkaido đểu biểu hiện đột biến nói trên. Do đó, đột biến mất đoạn của gen PR1b dường như được xác định gần như toàn bộ quần thể lúa trên đồng ruộng Nhật Bản. Hơn nữa, kết quả điều tra chuỗi trình tự DNA trong hệ gen cây lúa của 36 giống lấy trong cơ sở dữ liệu chung đều chi thấy Dasheng được chèn vào gen PR1b trong 2 giống lúa Nhật và một giống lúa loại hình indica, tất cả được lai tạo từ Trung Quốc, tại một địa điểm giống hệt như địa điểm của Koshihikari. 

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05132-2

Nghiên cứu nhân tố “cis-regulatory” và biểu hiện gen đích của nhiều giống cà chua thông qua phương pháp “interpretable deep learning”

Nguồn: Xiang Ji, Cong Wang, He Zhang, Xiuyi Gong, Chunyu Zhu, Yanshen Zhao, Yang Liu, Zhongzhi Han & Hang He. 2025. Investigating cis-regulatory elements and gene expression in multiple tomato varieties using interpretable deep learning. Theoretical and Applied Genetics; December 23 2025; vol. 139; article 16

Cis-regulatory elements (viết tắt là CREs) là nguyên tố điều chỉnh cis điều hành việc biểu hiện của gen đích, và mối liên quan giữa nguyên tố điều tiết “non-coding” với biểu hiện gen vốn cực kỳ phức tạp về di truyền. Để làm rõ hơn làm thế nào các nguyên tố như vậy ảnh hưởng đến biểu hiện gen đích, người ta cải tiến các mô phỏng trước đó và phát triển một mô phỏng mới có tên là “interpretable deep learning model”, có tên là L-CRE. Kết quả phân tích vùng kế cận của gen đích  của bố giống cà chua khác nhau, mô phỏng mới này thành công trong việc dự đoán kết quả biểu hiện gen đích cao hay thấp, kết quả là chính xác đạt đỉnh điểm 86,9%, chứng minh được hiệu suất mạnh mẽ vô cùng. Để có được những hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế dự đoán của mô phỏng này, người ta tiến hành phân tích khả năng diễn giải, tính toán và đánh giá điểm đóng góp của các vùng khác nhau trong hệ gen đến kết quả dự đoán. Qua thăm dó thêm thang điểm đóng góp như vậy, tác giả đã xác định được nhiều vùng cực trọng trong hệ gen, có ảnh hưởng đáng kể đến  kết quả dự đoán mức độc biểu hiện gen cao hay thấp. Chú ý, các vùng như vậy thường bao gồm các TFs (yếu tố phiên mã) kết gắn với các vị trí đích. Bên cạnh, trên cơ sở phân tích thang điểm đóng góp, người ta xác định được nhiều nguyên tố điều tiết được minh chứng trong thí nghiệm. Kết quả này không những tăng cường sự hiểu biết về cơ chế điều tiết biểu hiện gen đích của cà chua mà còn cung cấp nhiều hiểu biết mới và phương pháp luận cho nghiên cứu tương lai về cải tiến di truyền giống cây trồng và ngành genomics chức năng.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05109-1

Một QTL chủ lực làm tăng hoạt động chống ô xi hóa của hạt đâu phụng không vỏ

 Nguồn: Xing Zhao, Yurong Li, Xiaodong Tang, Sijie Liu, Qiao Su, Pengju Hu, Xinxin Jin, Yahui Song, Jin Wang & Yongqing Yang. 2025. A major qualitative trait locus increases antioxidant activity in testaless peanut seeds

Theoretical and Applied Genetics; December 26 2025; vol. 139; article 19

Gen AhHAA1 (Arachis hypogaea High Antioxidant Activity gene 1), mã hóa protein có tên là anthocyanidin reductase, làm tăng cường phẩm chất dinh dưỡng của hạt đậu phụng không vỏ.

Cải tiến hoạt tính chống ô xi hóa (antioxidant activity) của hạt đậu phụng (Arachis hypogaea) rất cần thiết để kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng hạt đậu – tăng cường phẩm chất dinh dưỡng. T2im kiếm nguồn vật liệu di truyền để xác định các loci có liên quan đến tính trạng “antioxidant activity” có thể làm dễ dàng hơn côn việc lai tạo và tuyển chọn giống mới có hạt với tính trạng “antioxidant activity”. Các tác giả tiến hành phát triển quần thể con lai cận giao tái tổ hợp cải tiến với 175 dòng con lai trong quần thể F_5:6 dẫn xuất từ cặp lai ‘JiHua 11’ (JH11) x ‘JiHuaTian 1’ (JHT1). Người ta đã lập bản đồ di truyền phân giải cao phủ trên đoạn phân tử 2870,3 cM, chiều dài trung bình mỗi đoạn là 143.5 cM trên mỗi “linkage group” (LG), sử dụng 1108 chỉ thị phân tử SNPs để xác định QTLs gắn chặt với tính trạng “antioxidant activity” và tính trạng hàm lượng của  những hợp phần làm nên antioxidant. QTL chủ lực có tên là qIAA_A03_2 đóng góp lớn nhất vào đa dạng di truyền hiện có (53,75%). Tác giả lập bản đồ qIAA_A03_2 trên quãng phân tử có khoảng cách vật lý khoảng 80 kb, định vị trên nhiễm sắc thể A03. Phân tích biến thể di truyền toàn hệ gen giữa cây bố mẹ đã phát hiện ra một gen ứng cử viên mạnh mẽ mã hóa protein “anthocyanin reductase”, gen này ký hiệu: AhHAA1 (Arachis hypogaea High Antioxidant Activity 1). Phân tích kiểu gen và kiểu hình các dòng con lai “near-inbred” có mức độ antioxidant cao và thấp cũng như  50 mẫu giống đậu phụng; kết quả cho thấy AhHAA1 làm tăng tính trạng “antioxidant activity” của hạt đậu không vỏ, chủ yếu tác động đến hàm lượng “antioxidant component” có tên là 3 (AC3) và AC4. Kết quả cung cấp sự hiểu biết về điều tiết di truyền của tính trạng “antioxidant activity” của hạt đậu phụng, chúng có thể sống sót được khi loại bỏ lớp ngoài trong quá trình xử lý hạt. Bên cạnh, những markers đa hình liên kết với AhHAA1 có thể giúp nhà chọn giống tuyển chọn nguồn vật liệu ban đầu và dòng con lai đậu phụng có phẩm chất tốt thông qua chiến lược MAS.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05123-3

Đặc điểm của các gen CXE của cây dứa và biểu hiện tính trạng mùi thơm khi trái dứa chín

Nguồn: Wenxin Xu, Tangxiu Li, Jing Wu, You Wang, Junting Feng, Aiping Luan, Okandze Poho Pérol Carzorel, Shuqiang He, Junhu He, Chengjie Chen, Wuqiang Ma. 2025. Characterization of CXE genes in pineapple and their aroma-related expression during fruit ripening. Front Plant Science; 2025 Dec 8:16:1733743. doi: 10.3389/fpls.2025.1733743.

Carboxylesterases (CXEs) là enzymes thủy phân có tính chất ester gắn liền với sự phân hủy các ester dễ bay hơi và phóng thích mùi thơm đặc trưng của trái dứa. Dứa có mùi thơm mạnh và giàu ester, tuy nhiên, họ gen CXE của nó vẫn chưa được định tính. Các tác giả đã thực hiện nhận dạng toàn hệ gen và tiến hành phân tích họ gen CXE của cây dứa, và họ tìm thấy 20 thành viên, xác định AcCXE4 và AcCXE7 là hai regulators tiêu cực chủ yếu trong tiến trình tích lũy chất gây mùi thơm và là những ứng cử viên xuất sắc phục vụ lai tạo giống dứa có mùi thơm. So sánh di truyền huyết thống (phylogenetics) họ gen CXEs của cây mô hình Arabidopsis, cà chua, dâu tây, lê Nanguo, và đào; người ta chia ra thành 5 clades di truyền, trong đó, AcCXE4 cùng nhóm với PuCXE15, một gen quy định mùi thơm của cây lê Nanguo, trong khi, gen AcCXE7 cùng nhóm với gen SlCXE1 của cà chua và AcCXE3 cùng nhóm với gen MdCXE1 của cây táo, như vậy, các nhóm gen đó đều có tham gia vào quá trình chuyển hóa ester của cây dứa và các gen đó là những contributors có khả năng làm ra tính trạng mùi thơm của trái. Mặc dù AcCXE13 và AcCXE20 biểu hiện kiến trúc và trình tự gen có tính bảo thủ, nhưng các đoạn exon của chúng và kiến trúc “motif” protein khác biệtvới gen khác AcCXEs, ngụ ý có sự chuyên môn hóa chức năng. Kết quả genomics chức năng chỉ ra rằng họ gen này phát triển trong cây dứa chủ yếu nhờ tự tái bản có tính chất “tandem” (song song) và tự tái bản có tính chất đạn phân tử lớn (large segmental duplication). Tích hợp phổ biểu hiện “cis-regulatory element”, kết quả phân tích transcriptome, kết quả minh chứng qua thử nghiệm, tác giả tìm thấy ấu hết các gen AcCXEs đều có phản ứng với ánh sáng và hormones (bao gồm lộ trình jasmonate) và các tín hiệu stress phi sinh học. Nhiều gen AcCXE cho thấy sự giảm mức độ biểu hiện gen tùy theo giống, tùy theo mô, và tùy theo giai đoạn phát triển, như vậy, có tương quan nghịch giữa các chất tính tụ chất gây mùi thơm; gen AcCXE4 và AcCXE7 hiển thị sự phối hợp mạnh nhất với hình thành mùi thơm của cây dứa. Tóm lại, kết quả nghiên cứu xác định được một cách hệ thống họ gen CXE của cây dứa và nhấn mạnh mục tiêu ưu tiên để ứng dụng cải tiến phân tử của tính trạng mùi thơm cây dứa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41439177/

Hình Quan hệ di truyền huyết thống có tính chất “maximum-likelihood” của họ protein CXE từ 6 loài. 

(A) Quan hệ huyết thống di truyền của họ gen CXE của 6 loài, chia thành 5 clades. 

(B) Species tree của 6 taxa theo phần mềm TimeTree. 

(C–D) Thành phần tỷ lệ của CXE clades trong từng loài. Ananas comosus (sao đò), Arabidopsis thaliana (tam giác vàng), Pyrus ussuriensis (khối vuông đỏ), Prunus persica (vòng tròng xanh blue), Solanum lycopersicum (tam giác xanh blue), Malus domestica (vòng tròn đỏ).