Chỉnh sửa nhiều gen (multiplex gene editing) ảnh hưởng đến năng suất, mùi thơm và tính kháng đạo ôn của cây lúa

Nguồn: Shuhui Guan, Yingchun Han, Jingwen Zhang, Yanxiu Du, Zhen Chen, Chunbo Miao, Junzhou Li. 2026. Multiplex Gene Editing and Effect Analysis of Yield, Fragrance, and Blast Resistance Genes in Rice. Genes (Basel); 2026 Jan 9; 17(1):77. doi: 10.3390/genes17010077.

Hình: Vị trí đích của các gen OsPIL15, GS3, Gn1a, OsBADH2, và Pi21. (A–E) Sơ đồ của kiến trúc gen và vị trí đích đến của OsPIL15 (A), GS3 (B), Gn1a (C), OsBADH2 (D) và Pi21 (E).

Việc phối hợp cải tiến năng suất, phẩm chất và tính trạng kháng bệnh là mục tiêu lớn của chọn tạo giống lúa. Công nghệ chỉnh sửa gen là phương pháp mới phục vụ sự cải tiến cùng một lúa chính xác (precise multiplex gene improvement). Người ta tiến hành thiết kế vector CRISPR/Cas9 với đích đến là 3 gen có liên quan đến năng suất (GS3, OsPIL15, Gn1a), gen mùi thơm (OsBADH2) và gen kháng bệnh đạo ôn (Pi21) nhằm tích hợp các tính trạng này phục vụ cải tiến năng suất hạt, phẩm chất gạo và tính kháng bệnh của cấy lúa. Vector chỉnh sửa nhiều gen cùng một lúc CRISPR/Cas9 với sự trợ giúp của phân tử tRNA, M601-OsPIL15/GS3/Gn1a/OsBADH2/Pi21-gRNA, đã được thiết kế. Người ta tiến hành thực hiện chuyển nạp gen gián tiến qua vi khuẩn Agrobacterium trên giống lúa japonica Xin Dao 53 làm nguồn nhận. Hiệu quả đột biến có chủ đích được tìm thấy ở thế hệ T₀ . Dài hạt, số hạt trên bông, khối lượng 1000 hạt, hàm lượng 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP), và tính kháng bệnh đạo ôn của các dòng con lai đồng hợp tử được đo đếm trong thế hệ T₃. Cá thể được chỉnh sửa hiệu quả được người ta thu thập từ T₀. Ảnh hưởng chỉnh sửa đồng thời của 5 gen này đạt hiệu quả 9,38%. Hiệu quả của chỉnh sửa gen từng cá thể đối với Pi21, GS3, OsBADH2, Gn1a, và OsPIL15 đạt 78%, 63%, 56%, 54%, và 13%, theo thứ tự. Có 5 dòng lúa đồng hợp cả 5 gen với hai genotypes được chọn ở thế hệ T₂. Trong thế hệ T₃,  so với cây nguyên thủy (WT), các dòng chỉnh sửa gen đồng hợp biểu thị số hạt trên bông tăng (14.60-25.61%), chiều dài hạt tăng (7.39-11.16%), tỷ lệ dài : rộng của hạt tăng (8.37-13.02%), KL 1000 hạt tăng (3.79-9.15%), hoạt chất tạo mùi thơm 2-AP tăng gấp 42-64 lần, và tính trạng kháng bệnh đạo ôn tăng có ý nghĩa. Bên cạnh đó, không có bất cứ thay đổi nào về tính trạng nông học. Như vậy, công nghệ chỉnh sửa gen cùng một lúc nhiều gen nhờ hệ thống CRISPR/Cas9có thể chỉnh sửa nhiều gen liên quan đến năng suất, phẩm chất và tính kháng bệnh đạo ôn. Đây là cách tiếp cận mới trên nguồn vật liệu giống lúa japonica kháng đạo ôn, hạt dài và có mùi thơm.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41595497/

Cặp DTH8-SD1 điều tiết kiến trúc của gié bông lúa

Nguồn: Su Su, Jun Hong, Ling Li, Xiaofei Chen, Cai Chen & Jianxin Shi. 2026. The DTH8-SD1 pair regulates panicle architecture in rice. TAG; February 3 2026; vol. 139; article 56

Tính trạng có liên quan đến năng suất hạt lúa được điều khiển bởi di truyền số lượng do nhiều QTLs. Tích hợp lại các QTLs như vậy hình thành nên một chiến lược đầy triển vọng đề cải tiến giống cây trồng; tuy nhiên, phương pháp tiếp cận này bị hạn chế bởi sự hiểu biết quá ít về tương tác giữa các  QTLs này. Người ta tiến hành minh chứngcác gen thuộc QTL DTH8 làm tăng đáng kể số nhánh gié, chiều dài bông, số hạt trên bông của cây lúa. Chú ý, gen DTH8⁹³¹¹ biểu hiện ảnh hưởng nhiều hơn hết trong nội dung làm tăng các tính trạng liên quan đến năng suất hạt so sánh với DTH8^Nip. Hơn nữa, tích hợp QTL bao gồm SD1 và DTH8 cho thấy sự điều tiết kiến trúc bông do gen DTH8 tùy thuộc một phần vào SD1. Phân tích di truyền cho thấy tương tác giữa hai QTL/genes này với tính trạng có liên quan đến bông lúa. Phân tích dual-luciferase và ChIP-PCR cho thấy DTH8 có thể điều tiết được sự biểu hiện của SD1, nhờ vậy, khống chế số nhánh gié, chiều dài bông và tổng số hạt lúa trên bông. Gộp lại, kết quả nghiên cứu chỉ ra tầm quan trọng của việc tránh chồng gen một lúc sd1 và DTH8⁹³¹¹ trong chương trình cải tiến giống lúa vì tương tác di truyền phân tử của chúng.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05147-9

Biến dị di truyền tự nhiên của gen VrERF088 điều chỉnh được tính chịu khô hạn của đậu xanh khi nẩy mầm

Nguồn; Xi Zhang, Jinyang Liu, Shicong Li, Yun Lin, Yixiang Pu, Qiang Yan, Jingbin Chen, Ranran Wu, Na Yuan, Prakit Somta, Lixia Wang, Xin Chen & Xingxing Yuan. 2026. Natural variation in VrERF088 modulates drought tolerance during mungbean germination. Theoretical and Applied Genetics; February 2 2026; vol. 139; article 55

Stress khô hạn là thách thức chủ yếu của sản xuất cây trồng trên toàn cầu. Sự hiện hữu của khô hạn khi đậu xanh nẩy mầm ảnh hưởng trực tiếp đến canh tác và năng suất hạt. Các tác giả nghiên cứu đã tiến hành chạy trình tự toàn hệ gen – phương pháp “whole-genome resequencing” của 414 mẫu giống đậu xanh (Vigna radiata (L.) R. Wilczek) và xác định được 4.875.142 chỉa thị phân tử SNPs, chất lượng đa hình tốt. Có hai tính trạng hạt nẩy mầm trong tập đoàn giống đậu xanh được quan sát trọng xử lý khô hạn thông qua hai địa điểm nghiên cứu với phân tích GWAS (genome-wide association study). Kết quả cho thấy có một QTL có ý nghĩa được xem xét. Bên cạnh, người ta còn tiến hành sử dụng marker KASP (kompetitive allele-specific PCR) để có thể xác định những đặc điểm nầy màm của hạt đậu xanh khi bị stress khô hạn. Chúng được phát triển và được xác minh cụ thể. Trong 9 gen ứng cử viên định vị gần nhất, mức độ biểu hiện gencủa những haplotypes khác nhau của VrERF088 cho thấy có khác biệt. Chú ý, chỉ có nguyên tố phản ứng với ABA trong vùng promoter của VrERF088 bị đột biến. Kết quả chứng minh được VrABI5 làm tăng hoạt động của phiên mã của Hap1 promoter nhờ gắn kết với ABRE motif. Sự biểu hiện mạnh mẽ gen VrERF088 trong cây mô hình Arabidopsis thaliana làm giảm đáng kể mức độ nẩy mầm hạt khi bị stress khô hạn thông qua sự tăng lên biểu hiện của các gen phản ứng với ABA là AtPM6 và AtLEA4; làm giảmbiểu hiện của các gen liên quan dến nẩy mầm là  AtEXPAs, tạo ra hiệu ứng siêu nhạy cảm (hypersensitivity) với ABA. Kết quả cho thấy đột biến của ABRE motif trong promoter của gen VrERF088 hình thành nên kết quả tỷ lệ nẩy mầm tương đối cao ki xử lý khô hạn.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05152-6

Phân tích biểu hiện gen so sánh ở cấp độ sub-family của các yếu tố điều hòa miễn dịch quan trọng ở thực vật và tế bào nuôi cấy dịch huyền phù, biểu lộ các gen kháng bệnh đạo ôn lúa mới

Nguồn: Wanqing Wang, Fumi Fukada, Tomoyuki Furuta, Alfino Sebastian, Kiwamu Hyodo, Natsuko Ono, Hideki Nishimura, Pingyu Wang, andYoji Kawano. 2026. Subfamily-level Comparative Transcriptomics of Key Immune Regulators in Plants and Suspension Cells Reveals Novel Rice Blast-resistance Genes. Plant Cell Physiol.; 2026 Feb 10:pcag019. doi: 10.1093/pcp/pcag019. Online ahead of print.

Thực vật tăng cường PTI (activate pattern-triggered immunity) thông qua các thành phần chính của miễn dịch, bao gồm PRRs (pattern recognition receptors), RLCKs (receptor-like cytoplasmic kinases), và TFs (transcription factors), để chiến đầu với nguồn bệnh xâm nhập. Tuy nhiên, một tổng quan phiên mã toàn diện của các regulators miễn dịch này với mức độ subfamily khi cây lúa bị stress sinh học hiện vẫn rất thiếu. Mục đích của nghiên cứu này là định tính các phổ biểu hiện của OsPRRs, OsRLCKs, và OsTFs; xây dựng nên một  mạng lưới rất mạnh phục vụ cho tuyển chọn gen ứng cử viên mới của miễn dịch thực vật. Người ta đã xác định được các DEGs (differentially expressed genes) trong những họ gen bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu phiên mã của cả hai cây lúa bị nhiễm bệnh do nấm Magnaporthe oryzae và cây lúa tế bào huyền phù (rice suspension cell) được xử lý bằng chitin. Kết quả cho thấy điều tiết phiên mã của những subfamilies miễn dịch đã được biết OsPRRs, OsRLCKs, và OsTFs, ví dụ như RLK-LRR-XII và RLCK-VII, người ta xác định được  nhiều subfamilies mới  với tỷ lệ cao của gen DEGs chúng có thể đóng góp vào  nhận biết của nguồn nấm gây bệnh và sự tự vệ của cây. Họ chứng minh được những ứng cử viên có chọn lọc của DEGs chồng lấp nhau giữa cây và hệ thế tế bào huyền phù là một chiến lược vô cùng hiệu quả để sàng lọc gen có liên qua đến miễn dịch. Theo hệ thống ấy, những regulators miễn dịch mới được phân lập, và chức năng được xác định. Hai RLCKs, i.e., OsRLCK298 và OsBSR1, hoạt động như những regulators tích cực cho miễn dịch với nấm gây đạo ôn lúa, trong khi, hai yếu tố phiên mã, i.e., OsERF65 và OsERF96.2, hoạt động như regulators thụ động. Kết quả cung cấp những vật liệu nguồn phiên mã có giá trị và xây dựng một hệ thống tìm kiếm gen mục tiêu.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41665283/

Hình: Phân bố của OsRLP DEG thông qua phổ biểu hiện của gen và gene subfamily của những DEGs chồng lấp nhau trong cây lúa.