Tuần tin khoa học 997 (22-28/06/2026)

Cơ sở di truyền tính chống chịu tích lũy Cd (cadmium) của cây bắp non thông qua tích hợp kết quả phân tích hệ transcriptome và bản đồ di truyền

Nguồn: Mutian Gao, Haibin Tang, Zhijie Liao, Yanmei Xiao, Wei Jia, Yong Chen, Hui Tan, Liusheng Zhong, Zijing Tang, Hongbing Luo, Zhili Wang & Cheng Huang. 2026. Genetic basis of cadmium accumulation and tolerance in maize seedlings uncovered through integrated linkage mapping and transcriptome analysis. Theoretical and Applied Genetics; June 14 2026; vol. 139; article 180

Hai mươi bảy alen “teosinte” làm giảm sự tích tụ kim loại nặng cadmium (Cd), hoặc làm tăng tính chống chịu với Cd, được người ta phân lập trong 44 QTLs, có 3 gen ứng cử viên triển vọng trong locus qCCA3-3 được sàng lọc di truyền nhở kỹ thuật tích hợp giữa “RNA-seq” và “qRT-PCR”.

Sự nhiễm tạp cadmium (Cd) trong đất nông nghiệp đặt ra mối lo ngại lớn về an ninh lương thực và sức khỏe con người thông qua tích lũy sinh học của cây trồng (crop bioaccumulation). Kết quả nghiên cứu tích hợp kỹ thuật xây dựng bản đồ QTL trong quần thể con lai bắp hồi giao teosinte rất lớn large BC₂S₃ và quần thể cận giao tái tổ hợp (866 dòng được đánh giá kiểu gen nhờ 19.838 SNPs; xem xét phổ biểu hiện transcriptome để phân tích di truyền tính trạng tích tụ Cd và tính trạng chống chịu của cây bắp non. Có tất cả 44 QTLs phân bố trên 10 nhiễm sắc thể được xác định, mỗi QTL giải thích được 1,4–6,6% biến thiên kiểu hình, với xu thế tương tác gen theo hiệu ứng cộng (additive gene action) (59% QTLs). Đáng chú ý, có 27 alen thuận lợi được dẫn xuất từ loài teosinte tổ tiên giống bắp trồng hiện nay (Zea mays ssp. parviglumis) được thấy có ảnh hưởng đến kết quả làm giảm tích lũy Cd hoặc làm tăng tính chống chịu Cd, do đó, minh chứng được loài hoang dại có liên quan bắp trồng mang nguồn đa dạng di truyền rất giá trị giúp giống bắp trồng thích nghi với stress. Minh chứng của các dòng bắp gần đẳng gen (NILs: near-isogenic lines) cũng cho thấy “teosinte allele” ở locus qCCA3-3 vừa làm giảm tích lũy Cd, vừa làm tăng chống chịu Cd. Tích hợp các phương pháp transcriptome đã ưu tiên xác định được 19 gen ứng cử viên ở locus qCCA3-3, bao gồm mã hóa một enzyme có tên glutathione S-transferase (Zm00001d043344) và 2 yếu tố phiên mã WRKY (mã hóa từ gen Zm00001d043062 và Zm00001d043063). Kết quả minh chứng được QTL, nguồn di truyền ưu tú, gen ứng cử viên như nguồn di truyền cụ thể để phát triển giống bắp an toàn với Cd, thông qua MAS và chiến lược chọn giống hiện đại.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05294-7

Phân tích GWAS và định tính chức năng của gen CiHsf10 khi cây cúc Chrysanthemum indicum bị lạnh giá

Nguồn: Yuzhi Song, Siyu Feng, Xuanlu Liu, Jiayi Yin, Qianru Yu, Lixi Qu, Xue Yang, Yun Bai, Yunwei Zhou. 2026. Genome-Wide Analysis of the Hsf Family and Functional Characterization of CiHsf10 Under Low-Temperature Stress in Chrysanthemum indicum. Plants (Basel); 2026 Apr 9; 15(8):1149. doi: 10.3390/plants15081149.

Để cải tiến giống Cúc vàng (Chrysanthemum indicum) chịu lạnh và khả năng giống Cúc thích nghi với mùa thu lạnh giá ở Bắc Trung Quốc, người ta tiến hành lần đầu tiên trên quy mô hệ gen rộng mã hóa protein yếu tố phiên mã “heat shock” (Hsfs) của Chrysanthemum indicum. Trên cơ sở phân tích “genome-wide” tác giả  xác định được 14 gen CiHsf của hệ gen Cúc (Chrysanthemum indicum). Trên cơ sớ kiến trúc di truyền, các gen này được xếp nhóm vào hai subfamilies, bao gồm 10 thành viên HsfA và 4 thành viên HsfB, không có đại diện của họ phụ HsfC đã được tìm thất truo1c đây. CiHsf1~CiHsf14 định vị trên 7 nhiễm sắc thể, vùng promoter của chúng mang nhiều nguyên tố cis-acting gắn liền với phản ứng nhạy cảm với nhiệt độ thấp, hormones, và ánh sáng. Phổ biểu hiện đặc thù theo mô tế bào cho thấy có 7 gen CiHsf  ưu tiên biểu hiện ở rễ cây, 2 gen biểu hiện ở thân, 3 gen ở lá, và 2 gen ở hoa. Phân tích đặc điểm biểu hiệu trong điều kiện lạnh cho thấy rằng gen CiHsf2, CiHsf5, CiHsf8, và CiHsf10 điều tiết theo kiểu “up” theo sau phản ứng thích nghi lạnh, chỉ ra rằng các gen ấy có thể tham giao vào cơ chế phản ứng với lạnh của cây Chrysanthemum indicum. Tác giả minh chứng rằng  chuyển nạp transient vào Chrysanthemum indicum với vector 35S:CiHsf10 làm giảm tích tụ ROS (reactive oxygen species) t=ở điều kiện lạnh, có thể đóng góp vào làm tăng cường tính chống chịu lạnh của cây hoa Cúc.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42075351/

Phân bố trên nhiễm sắc thể 14 gen CiHsf10 của cây cúc Chrysanthemum indicum.

Phân tích biểu hiện gen tích hợp ở cấp độ tế bào đơn và hệ transcriptome cho thấy nội dung điều tiết tính miễn dịch có đặc điểm chuyên biệt theo loại hình tế bào của hệ gen cây bắp điều khiển tính kháng bệnh rỉ sắt

Nguồn: Qiongqiong Wang, Xinyan Sun, Yingchao Sun, Zeqiang Cheng, Zixiang Cheng, Shengbo Han, Ying Feng, Wenbo Yang, Huimin Li, Meichen Zhu, Xiaoling Wu, Jinghua Zhang, Jihua Tang, Honglian Li, Yanyong Cao, Canxing Duan, Yan Shi. 2026. Integrated Single-Cell and Spatial Transcriptomics Reveal Cell-Type-Specific Immune Regulatory Networks in Maize Responding to Southern Corn Rust. Adv Sci (Weinh).; 2026 May; 13(27):e12295. doi: 10.1002/advs.202512295.

Triệu chứng bệnh “southern rust” của cây bắp (SCR).

Bệnh rỉ sắt của cây bắp với thuật ngữ quốc tế SCR (southern corn rust), do nấm Puccinia polysora Underw. (P. polysora), gây ra mối đe doạ đáng kể trong sản xuất bắp, mà cơ chế bảo vệ đặc thù tùy theo tế bào vẫn chưa được định tính đầy đủ. Nhấn mạnh nội dung này, nhóm tác giả tích hợp phương pháp snRNA-seq (single-nucleus RNA sequencing) và stRNA-seq  (spatial transcriptomic sequencing) để làm rõ động thái phiên mã đặc thù trên cơ sở loại hình tế bào của lá bắp khi giai doạn xâm nhiễm sớm của nấm Puccinia polysora. Phân tích kết quả ở giai đoạn 24 và 48 giờ sau khi chủng bệnh (hpi) cho thấy có 8 loại hình tế bào chính và nhấn mạnh được phản ứng chính trong tự vệ, mà chủ yếu bắt đầu từ mô diệp nhục  (mesophyll), tế bào biểu bì ở 24 hpi. Chú ý, hoạt tính đặc thù theo loại hình tế bào của RLPs/RLKs và jasmonic acid cũng được quan sát. Mô đun tự vệ theo chức năng được tăng hoạt trong những tế bào đặc biệt như vậy ở nghiệm thức 24 hpi, với kết quả phân tích thời gian giả (pseudotime) và thông tin tế bào-tế bào đã khám phá sâu hơn về độn thái tế bào có liên quan đến miễn dịch. Quan trọng là kết quả phân tích “multi-omics” đã phân lập được các gen DEGs chủ chốt ở loại hình tế bào nhạy cảm nhất và ở thời điểm nhạy cảm nhất. Kết quả làm rõ về chức năng thông qua phương pháp VIGS (virus-induced gene silencing: làm câm gen nhờ virus) chứng minh được làm câm gen ZmXET1 đã làm giảm đáng kể độ trầm trọng của bệnh và sinh khối nấm gây bệnh, trong khi, làm câm “positive regulator” (protein điều tiết tích cực) ZmRBG, đã làm tăng mức độ nhiễm bệnh. Kết quả cung cấp một bản đồ atlas có độ phân giải cao về không gian và thời gian cu3aa bản chất tự vệ cây bắp đối với sự xâm nhiễm của nấm  P. polysora, xác định được ZmXET1 là yếu tố gây nhiễm chủ yếu; ZmRBG là một thành phần của tính kháng, từ đó, đưa ra các mục tiêu có giá trị cho cải tiến giống kháng bệnh.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41837846/

Các gen chủ lực điều khiển tính kháng sự xâm nhiễm của nấm Puccinia polysora.

Tích hợp hệ thống transcriptome và metabolome, cho thấy hệ thống MYB/WRKY-RGA và biến dưỡng phenylalanine trong cây khoai tây kháng bệnh mốc sương

Nguồn: Xiaofeng Liu, Huan Zou, Honghao Li, Zhonghan Fan, Xiangquan Fan, Yuhang Zhu, Qinghua Chen, Rongping Hu. 2026. Transcriptome-metabolome integration reveals MYB/WRKY-RGA network and phenylalanine metabolism in potato late blight resistance. BMC Plant Biol.; 2026 Apr 11; 26(1):760. doi: 10.1186/s12870-026-08429-6.

Bệnh mốc sương khoai tây (late blight) do nấm Phytophthora infestans, là một trong những bệnh phá hại mạnh mẽ và đe dọa đến sản lượng khoai toàn toàn cầu.

Để nghiên cứu cơ sở phân tử của tính kháng bệnh, tác giả tiến hành phân tích tổng hợp từ kết quả hệ phiên mã và hệ biến dưỡng (metabolome), sử dụng mẫu lá của giống khoai tây DY2 (kháng) và giống FW (nhiễm) với chủng bệnh nhân tạo nấm P. infestans.

Kết quả đánh giá kiểu hình cho thấy giống khoai tây DY2 biểu thị tính kháng mạnh hơn rất nhiều giống FW. Phân tích hệ transcriptome cho thấy giống nhiễm FW có biểu hiện gen DEGs (differentially expressed genes: gen biểu hiện khác biệt đặc thù) ở giai đoạn 96 giờ sau khi chủng bệnh (hpi), ghi nhận áp lực gây nhiễm rất lớn. Qua 6 nghiệm thức so sánh trong từng nghiệm thức “time point” (thời gian chủng bệnh) (nghiệm thức 24, 48, và 96 hpi) với đối chứng 0 hpi, các gen DEGs biểu hiện rất phong phú trong những lộ trình tự vệ giống nhau, với 3.181 gen DEGs chủ lực được người ta phân lập. Phân tích hệ thống đồng biểu hiện (co-expression network) đã nhấn mạnh được vai trò trung tâm của  của 2 protein phiên mã có tên MYB và WRKY (TFs) trong kết quả kháng bệnh. Kết quả phương pháp KEGG enrichment cho thấy lộ trình truyền tín hiệu hormone của jasmonic acid (JA) và salicylic acid (SA), diễn ra cùng với lộ trình của MAPK, tất cả được tăng hoạt đáng kể khi cây bị nhiễm bệnh. Phổ biểu hiện biến dưỡng (metabolomic profiling) cùa với kết quả WGCNA (weighted gene co-expression network analysis) cho thấy biến dưỡng phenylalanine đóng góp một cách tích cực vào hệ thống tự vệ của cây, với sự hoạt động rất sớm của enzyme chủ chốt PAL gắn liền với kết quả kháng bệnh trong giống khoai tây DY2. Kết quả cung cấp một cách nhìn toàn diện về phản ứng phiên mã và biến dưỡng của cây khoai tây bị bị nấm P. infestans xâm nhiễm và cung cấp những hiểu biết có giá trị, những gen ứng cử viên phục vụ cải tiến giống khoai tây kháng bệnh mốc sương.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41963789/

Thay đổi hệ phiên mã ở lá khoai tây khi bị nấm P. infestans xâm nhiễm. 

A Kiểu hình lá khoai tây sau khi chủng nấm P. infestans. 

B–C: PCA (B) và phổ biểu hiện heatmap; (C) trên cơ sở mức độ biểu hiện của gen đích

D biểu đồ cột cho thấy số gen DEGs của 2 giống khoai tây (DY2 và FW) ở nghiệm thức 24, 48, và 96 hpi) so với đối chứng (0 hpi). 

E “Bubble plots” minh chứng kết quả “KEGG enrichment” của những gen DEGs. 

F “UpSet plots” của gen DEGs điều tiết kiểu up và kiểu down để so sánh khác biệt.