Tuần tin khoa học 992 (18-24/05/2026)

Tích hợp các tính trạng sinh lý, sinh hóa, kích thích sinh trưởng, năng suất để xác định khả năng chịu hạn của cây điều (Anacardium occidentale L.)

Nguồn: Babli Mog, S G Harsha, Laxmi Sharma, J Dinakara Adiga, Krishnappa Rangappa, Shamsudheen Mangalassery, S V Ramesh, Manjesh Guligenahalli Narayanappa, G S Mohana⁶, Veena Gonibeedu Lakshmana, H P Bhagya, Prabha Moirangthem, E Eradasappa, Suman Roy, C Anilkumar, A N Lokesha, B Chowdhury. 2026. Integrated physiological, biochemical and hormonal traits determine drought tolerance and yield stability in cashew (Anacardium occidentale L.). Sci Rep.; 2026 Feb 22; 16(1):10179. doi: 10.1038/s41598-026-39321-w.

Khô hạn ngày càng tăng do biến đổi khí hậu, yếu tố chủ chốt làm giảm tăng trưởng và phát triển, giảm năng suất hạt điều (Anacardium occidentale L.), đặc biệt trong hệ thống canh tác dựa vào nước trời và ở vùng cận biên khó khăn. Xác định giống chống chịu khô hạn và tìm hiểu về những cơ chế thích ứng là cần thết phục vụ cải tiến năng suất điều bền vững trong điều kiện thiếu nước. Theo nghiên cứu này, có 17 giống điều được đánh giá trong nghiệm thức khô hạn để xác định giống chống chịu và làm rõ những cơ chế sinh lý, sinh hóa, biến dưỡng, kích thích tố tăng trưởng gắn với khả năng thích nghi khô hạn. Chỉ số MGIDI (multi-trait genotype ideotype distance index) được áp dụng để tích hợp  đa tính trạng trong xếp thứ hạng giống điều khỏe mạnh và đánh giá chống chịu khô hạn toàn diện. Kết quả xác định được giống ‘Priyanka’ và giống ‘Bhaskara’ chống chịu hạn, trong khi giống ‘Ullal-2’, ‘Vengurla-2’, và ‘Madakkathara-1’ nhạy cảm với khô hạn. Stress khô hạn làm giảm giảm năng suất hạt điều (63.2%), đi liền với hấp thu dinh dưỡng kém,  hàm lượng diệp lục cũng giảm (59.7%), tính chất Trái lại, giống điều chống chịu hạn cho thấy hoạt tính enzyme “antioxidant” tăng, bao gồm ascorbate peroxidase và polyphenol oxidase, đi theo là tích tụ chất tăng lên với những cơ chất biến dưỡng đáp ứng stress ví dụ như proline và các loại đường hòa tan, chúng góp phần vào giảm thiểu stress bởi ô xi hóa và điều tiết áp suất thẩm thấu. Tính chống chịu hạn gắn liền với sự tích tụ co chọn lọc khác nhau về phenolic acids và flavonoids cũng như mức độ hormone nội sinh càng cao của abscisic acid, jasmonic acid, và indole-3-acetic acid, tất cả tương quan thuận với năng suất hạt điều trong nghiệm thức xử lý khô hạn. Điều này tích hợp dữ liệu đánh giá trên cơ sở chỉ số MGIDI gằn với sinh lý, sinh hóa, biến dưỡng, kích thích tố khi cây phản ứng với khô hạn, thu nhận kết quả tiếu chuẩn chọn lọc mạnh mẽ phục vụ cải tiến giống hiệu quả và khai lác nguồn vật liệu chịu đựng khí hậu cực đoan ở vùng khô hạn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41724738/

Biểu hiện mạnh mẽ gen ZmWAK3 làm tăng khả năng chịu lạnh thông qua cải tiến hệ thống tự vệ chống ô xi hóa và thông qua quang hợp cây bắp

Nguồn: Qian Yang, Aohan Wang, Nan Wang, Tianhui Yu, Jingxu Zhang, Mengyun Kou, Yuan Zhong, Xiuzhen Zhai, Hao Su, Shuohang Lv, Qing Miao, Ying Liu, Jiahui Suo, Xiaocui Yan & Huijun Duan. 2026. ZmWAK3 overexpression enhances cold tolerance via coordinated improvement of antioxidant defense and photosynthesis. Theoretical and Applied Genetics; May 9 2026; vol. 139; article 151

Mô đun phiên mã ZmNAC100 - ZmWAK3 làm tăng khả năng chịu lạnh của cây bắp nhờ kết hợp với hệ thống tự vệ chống ô xi hóa và cải tiến hiệu quả quang hợp.

Nhiệt độ thấp là một stress phi sinh học, cản trở năng suất nông nghiệp thông qua cản trở nghiêm trọng tăng trưởng và phát triển của cây, dẫn đến thất thoát năng suất. Bắp là loài cây trồng nhạy cảm với nhiệt độ lạnh, dễ bị tổn thương khi trời quá lạnh. Điều kiện lạnh làm kích thích sự tích tụ dư thừa ROS (reactive oxygen species) trong cây, làm xáo trộn kết quả quang hợp, cùng tác động với hệ thống tự vệ cống ô xi hóa, và làm rối loạn trạng thái bảo hòa ion trong tế bào (cellular ion homeostasis). Theo nghiên cứu này, tác giả minh chứng rằng cây bắp có gen ZmWAK3 mã hóa prottein là receptor kinase ở thành tế bào, điều khiển tích cực phản ứng của cây với nhiệt độ thấp. Sử dụng dòng bắp biểu hiện mạnh mẽ và dòng bắp đột biến, người ta thấy gen ZmWAK3 biểu hiện mạnh mẽ làm tăng tính chống chịu lạnh giá nhở cải tiến khả năng “ROS scavenging” và cải tiến hiệu quả quang hợp. Trái lại, dòng bắp đột biến zmwak3 biểu hiện kiểu hình rất nhạy cảm với trời lạnh. Ở mức độ phân tử, kết hợp phương pháp “yeast one-hybrid”, gen báo cáo “dual-luciferase reporter”, và xét nghiệm “chromatin immunoprecipitation”, người ta xác định được yếu tố phiên mã (TF) có tên ZmNAC100 gắn kết trực tiếp với ptromoter của gen ZmWAK3 rồi kích hoạt sự phiên mã của nó. Bên cạn, phương pháp làm câm gen ZmNAC100 trong hệ gen cây bắp không những chỉ giảm chịu lạnh mà còn điều tiết thoe kiểu “down” sự biểu hiện của gen ZmWAK3. Kết quả này làm rõ được chuỗi phản ứng với nhiệt độ thấp của cây bắp qua trung gia ZmNAC100-ZmWAK3 module, mà mô đun này làm tăng khả năng chịu lạnh nhờ hoạt động emzyme có tính chất antioxidant, giảm thiểu tổn thương do ô xi hóa, cải tiến hiệu quả quang hợp.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05257-y

Dòng chảy phiên mã tín hiệu auxin đến thông tin CmBES1–CmSAUR66 điều khiển sự phát triển nhánh hoa tia của bông cúc Chrysanthemum morifolium

Nguồn: Diwen Jia, Yuhang Zhang, Jiangshuo Su, Jiaqi Wang, Weiming Zhang, Song Li, Libang Ma, Jiafu Jiang, Sumei Chen, Lian Ding, and Fadi Chen. 2026. An auxin-induced transcriptional cascade CmBES1–CmSAUR66 orchestrates the ray floret development in Chrysanthemum morifolium. PNAS April 27, 2026; 123 (18) e2527961123; https://doi.org/10.1073/pnas.2527961123

Sự hợp nhất của các cánh hòa thành ống tràng hoa (corolla tube) là bước đột phá quan trọng trong quá trình tiến hóa của hoa. Tuy nhiên, cơ chế kiểm soát di truyền của nó trong các dòng dõi có cánh hoa bắt nguồn từ một mầm hình vòng (ring primordium) vẫn còn là điều bí ẩn. Người ta xác định một mô đun điều tiết trong hóa Cúc (chrysanthemum), ở nơi mà yếu tố phiên mã qua trung gian auxin có tên CmBES1 chèn ép trực tiếp gen đầu tiên phản ứng auxin là CmSAUR66 để tổ chức sắp xếp sự hình thành “corolla tube”. Sự chèn ép như vậy thúc đẩy kết quả kéo dài ra “dorsal petal” (cánh hoa lưng) bởi điều chỉnh yếu tố lưng bụng CmCYC2c. Kết quả này hé lộ một TF trên cơ sở hormone chưa được báo cáo trước đây tích hợp với tín hiệu auxin với hoa văn kiểu dáng “dorsoventral” nhằm điều khiển một tính trạng hình thái học của hoa sơ cấp, cung cấp luận điểm khao học căn bản vào sự tiến hóa của hình thái hoa.

Kiểu sympetaly (cánh hoa hợp nhau lại) là một cách tân chủ chốt về hình thái học cánh hoa, điều này nhân lên gấp nhiều lần trên con đường tiến hóa. Nó diễn ra thông qua một hoặc hai lộ trình phát triển: late sympetaly (sympetal muộn từ primordia của cánh hoa phân chia đầu tiên làm cho kết quả dung hợp muộn) hoặc early sympetaly (sympetal sớm, trực tiếp từ mô phân sinh primordium giống như hình vòng). Tuy nhiên, cơ sở di truyền tính trạng hình thành “corolla tube” như vậy chưa được biết rõ trong các dòng hoa “early-sympetalous”. Hoa Cúc Chrysanthemum morifolium, một loài đặc trưng cho early-sympetalous, hình thành hoa tia, cánh hoa, ống tràng hoa phụ thuộc đặc biệt vào sự kéo dài của dorsal petal (cánh hoa lưng). Thông qua kết quả GWAS và kỹ thuật chạy RNA-seq, người ta xác định được CmSAUR66 là một regulator tiêu cực đối với dung hợp “corolla tube” (ống tràng hoa). Kết quả nghiên cứu chức năng cho thấy gen CmSAUR66 khi bị knockdown sẽ làm tăng sự dung hợp “corolla tube” thông qua tăng cường sự kéo dài “dorsal petal”. Về cơ học, CmSAUR66 hoạt động nhờ điều tiết sự biểu hiện theo không gian, thời gian của gen bất đối xứng về “dorsoventral”, có tên CmCYC2c; knocking down gen này CmCYC2c trong nền di truyền amiR-CmSAUR66 cứu sống được kiểu hình dung hợp mong muốn. Ngu5oi ta thấy nghiệm thứ xử lý auxin được duy trì sẽ làm tăng dung hợp corolla tube trong khi ức chế biểu hiện của gen CmSAUR66 , và knocking down gen này sẽ làm thay đổi mức độ nhạy cảm auxin. Quan trọng là, tác giả tìm thấy yếu tố phiên mã nhờ auxin có tên CmBES1 ức chế trực tiếp biểu hiện gen CmSAUR66. Phù hợp với điều này, biểu hiện mạn mẽ transient của CmSAUR66 trong cây OX-CmBES1 đã cứu được rất đáng kể kiểu hình dung hợp mong muốn. Nghiên cứu làm sáng tỏ mô đun điều tiết của CmBES1–CmSAUR66 như một hợp phần trung tâm của phát triển cánh hoa trên cơ sở auxin, cung cấp luận điểm khoa học về sự điều khiển của hormone trên kết quả tiến hóa hình thái hoa Cúc.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2527961123

Hình: GWAS xác định evm.TU.scaffold_1113.140 là một regulator ứng viên của hình thái hoa tia của bông Cúc

Đột biến knockout gen đích mã hóa “peroxisomal peptidase” gắn với tính kháng ngoài đồng bệnh hoại tử gây chết cây bắp

Mark Jung, Zhengyu Wen, Sabrina Humbert, Fengzhong Lu, Alyssa DeLeon, Lisa Marshall, Craig Hastings, Heather Cartwright, Katherine Thilges, Ning Wang, Kassandra Breckenridge, Emily Wu, Larisa Ryan, Kevin Fengler, Kevin Simcox, Shawn Thatcher, Victor Llaca, Grace Woollums, Jeffry Sander, Deping Xu, Mary Beatty, Kent Brink, Maria Fedorova, Mark Jones, Erik Ohlson, L. M. Suresh, Yoseph Beyene, Michael Olsen, Veronica Ogugo, Amos Alakonya, Ann Murithi, Stephen Mugo, James Karanja, Prasanna Boddupalli, Kevin Pixley, Marc Albertsen, Todd Jones, Robert Meeley, Neal Gutterson, Barbara Mazur, and Kanwarpal S. Dhugga. 2026. Targeted knockout of a host peroxisomal peptidase confers field resistance to maize lethal necrosis. PNAS April 30, 2026; 123 (18) e2535202123; https://doi.org/10.1073/pnas.2535202123

Bệnh hoại tử gây chết của cây bắp được viết tắt là MLN (Maize lethal necrosis), một bệnh siêu vi khá nghiêm trọng đe dọa an ninh lương thực ở Đông Phi. Tác giả tìm thấy một cơ chế chưa được biết trước đây, nhờ nó mà virus khai thác được một protein của bắp: peroxisomal peptidase để ngăn cản sự tự tái bản. Chính peptidase này hình thành nên một tổn thuong di truyền rất báo động. Loại bỏ bằng cách sử dụng hệ thống chỉnh sửa hệ gen CRISPR-Cas mang lại khả năng kháng mạnh mẽ bệnh MLN. Dòng bắp Phi Châu chỉnh sửa gen vẫn duy trì tốt các tính trạng nông học cần thiết như bản gốc chưa chỉnh sửa, nhưng không có bệnh. Chiến lược đích đến như vậy cung cấp lộ trình bảo vệ năng suất cây bắp hiệu quả chống lại bệnh MLN đang đe gọa sản xuất, do vậy, bảo vệ được sinh kế của nông dân có quy mô sản xuất nhỏ, dễ bị tổn thương.

Bệnh hoại tử gây chết cây bắp (MLN) là bệnh nghiêm trọng do kết quả lây nhiễm kết hợp của virus MCMV (maize chlorotic mottle virus) và một potyvirus, có hầu hết trong bệnh khảm mía (SCMV). Bệnh này đe dọa nghiêm trọng đến an ninh lương thực vùng cận Saharan, châu Phi (SSA). Tác giả nghiên cứu một QTL chủ lực điều khiển tính kháng bệnh, định vị trên nhiễm sắc thể 6, có tên tiếng Anh là “maize lethal necrosis susceptibility locus 1” (ký hiệu qMLNS1), dẫn xuất từ giống bắp Thái Lan KS23-6. Kỹ thuật “Fine mapping” và kỹ thuật chỉnh sửa gen theo hệ thống “CRISPR-Cas9”  những gen ứng cử viên trong quãng phân tử được thu hẹp còn 105 kb cho thấy peroxisomal peptidase là nguyên nhân gây nhiễm bệnh. Kết quả quan sát kính hiển vi confocal xác định vị trí của protein MLNS1 ở trong cơ quan peroxisomes. Tiến hành chỉnh sửa bằng kỹ thuật knockout đích đến của gen Mlns1 trong dòng bắp nhiễm bệnh CML536 từ điểm nóng châu Phi (SSA) xác định kết quả kháng so sánh với KS23-6 trên nghiệm thức thí nghiệm đồng ruộng tại Naivasha, Kenya. Dòng chỉnh sứa gen bằng knockout này khóa lại một cách chuyên nghiệp sự tích tụ siêu vi MCMV mà không ảnh hưởng gì đến SCMV. Dòng bắp chỉnh sửa gen biểu hiện không khác biệt năng suất hoặc không biểu hiện xấu đối với tính trạng nông học qunan trọng trong điều kiện bệnh. Kết quả khẳng định cơ chế giữa enzyme trong cơ quan peroxisomal với sự lây nhiễm của virus. Tác giả còn xây dựng chiến lược nhanh, chỉnh sửa gen có khả năng mở rộng phục vụ kết hợp tính kháng MLN vào vật liệu di truyền, thu nhận một mô phỏng đấu tranh với những bệnh siêu vi khác  ở loài cây trồng lương thực cơ bản của thế giới.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2535202123

Hình: Kết quả “Fine mapping” những QTL đích điều khiển tính kháng bệnh MLN và xác định được gen đích trên nhiễm sắc thể 6.