BẢN TIN KHOA HỌC

 

Cải tiến giống lúa japonica kháng đạo ôn cổ bông và phẩm chất gạo thơm

Nguồn: Junhua Ye, Kai Wang, Yi Wang, Zhipeng Zhao, Ying Yan, Hang Yang, Lixia Zhang, Zejun Hu, Zhenying Shi, Dapeng Sun, Jianjiang Bai, Liming Cao, Shujun Wu. 2025. Improving panicle blast resistance and fragrance in a high-quality japonica rice variety through breeding. Front Plant Sci.; 2025 Jan 13: 15:1507827. doi: 10.3389/fpls.2024.1507827.

 

  

Giống lúa Huruan1212 (HR1212) được đánh giá cao về phẩm chất ăn uống và phẩm chất nấu cơm, giống được trồng ở hạ lưu sông Dương Tử, Trung Quốc. Tuy nhiên, nó dễ nhiễm bệnh đạo ôn cổ bông và thiếu mùi thơm làm cho nó bị hạn chế trong phát triển và sử dụng gạo. Gen Pigm và Pi-ta là hai gen trội được biết có tính kháng phổ rộng với nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae, trong khi gen lặn badh2 là gen cần thiết điều tiết mùi thơm của cơm.
Trong nghiên cứu, người ta sử dụng phương pháp hồi giao có chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử được du nhập gen Pigm, Pi-ta, và badh2 vào các dòng lúa thông qua phương pháp “re-sequencing” để lựa chọn nền di truyền chính xác. Cuối cùng, người ta đã chọn được 3 dòng du nhập gen thành công, bao gồm hai dòng mang gen Pigm với tỷ lệ hồi phục cao nhất di truyền, biểu hiện ra phẩm chất ăn và nấu giống như giống lúa HR1212, một dòng lúa tích hợp được Pigm, Pi-ta, và badh2, có đặc điểm mùi thơm mạnh mẽ. Chúng đều kháng được bệnh đạo ôn cổ bông và năng suất cao hơn đối chứng HR1212. Kết luật, nghiên cứu này đã mở rộng hơn nguồn vật liệu di truyền của loại hình lúa japonica, cung cấp một cơ sở nguồn vật liệu nhằm làm tăng sức mạnh cho cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn và cải tiến phẩm chất mùi thơm của giống lúa japonica. Bên cạnh đó, nó minh chứng được việc áp dụng chỉ thị phân tử và chạy “re-sequencing” có thể cung cấp thông tin cho nhà chọn giống quyết định chính xác và hiệu quả hơn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39872202/

 

Đột biến gen BrCYP71 và tính trạng duy trì màu xanh lá cải pak choi (Brassica rapa L. ssp. chinensis)

Nguồn: Jinwan Zhang, Xue Li, Nan Wang & Hui Feng. 2025. BrCYP71 mutation resulted in stay-green in pak choi (Brassica rapa L. ssp. chinensis). Theoretical and Applied Genetics; Januaray 28 2025; vol.138; article 37

 

  

BrCYP71 mã hóa men oxidase đa chức năng được người ta lập bản đồ di truyền thông qua phương pháp BSA-Seq và phân tích liên kết gen, chức năng gen này trong tính trạng duy trì màu xanh lá cải “pak choi” được minh chứng bằng thí nghiệm chuyển gen vào cây mô hình Arabidopsis.
Tính trạng “stay-green” (duy trì màu xanh lá) đề cập đến hiện tượng là cây luôn duy trì màu xanh trong cả giai đoạn hóa già (senescence) và ngay cả sau khi chết, nó mang lại một ý nghĩa to lớn để cải tiến khả năng thương mại giống rau ăn lá khi tồn trữ hoặc vận chuyển, kéo dài thời hạn sử dụng của rau ăn lá. Theo nghiên cứu này, người ta xác định được một đột biến “stay-green” của cây cải pak choi, đặt tên là gen nye2. Phân tích di truyền cho thấy tính trạng “stay-green” được điều khiển bởi một gen lặn ở trong nhân. Người ta ghi nhận vùng ứng xử viên 550 kb trên nhiễm sắc thể A03 thông qua phương pháp BSA-Seq và phân tích liên kết. Trong quãng phân tử ấy, BraA03g049920.3.5C, có tên BrCYP71, được xác định là một gen ứng cử viên sau kết quả phân tích biến thể của trình tự gen. BrCYP71 là gen tương đồng với gen AT4G13290, trong cây mô hình Arabidopsis, chúng mã hóa men oxisae đa chức năng. Chèn đoạn 4 bp từ T đến TGATC tại exon đầu tiên của gen BrCPY71 trong dòng đột biến dẫn đến sự hình thành của một stop codon, TAA. Sự biểu hiện mạnh mẽ mang tính chất ectopic của gen BrCYP71 trong Arabidopsis cyp71 có thể phục hồi kiểu hình nguyên thủy (wild-type). Kết quả cho thấy gen BrCYP71 góp phần vào kết quả “stay-green” của đột biến nye2. Mức độ biểu hiện của gen liên quan đến dị hóa diệp lục tố trong đột biến nye2 giảm đi đáng kể so với “wild-type”, cho thấy BrCPY71 ảnh hưởng đến dị hóa diệp lục (chlorophyll catabolism). Kết quả đã cung cấp nguồn vật liệu di truyền mới phục vụ cải tiến giống cải có “stay-green” trong loài Brassica rapa.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04829-8

 

Giảm phát thải khí methane nhờ phát triển giống lúa thân thiện với môi trường, có fumarate thấp và ethanol cao
Nguồn: Yunkai Jin, Tong Liu, Jia Hu, Kai Sun, Lihong Xue, Mathilde Bettembourg, Girma Bedada, Pengfu Hou, Peiying Hao, Jintian Tang, Zihong Ye, Chunlin Liu, Peng Li, Aihu Pan, Lushui Weng, Guoying Xiao, Ali Moazzami, Xiaoping Yu, Jun Wu, Anna Schnürer, Chuanxin Sun. 2025. Reducing methane emissions by developing low-fumarate high-ethanol eco-friendly rice. Molecular Plant; February 03, 2025; volume 18; Issue 2: 333-349

 

  

Methane trên ruộng lúa chủ yếu đượcsản sinh ra bởi “methanogenic communities” (quần thể sinh mê tan) lấy nguồn carbon từ rễ lúa qua dịch chiết và chất thải. Tuy nhiên, sự bài tiết chủ yếu của rễ chi phối khí thải mê tan vẫn chưa được xác định sau nhiều thập niên nghiên cứu, mặc dù carbohydrates và acid hữu cơ tiết ra cho thấy có góp phần vào phát thải khí mê tan. Theo kết quả nay, người ta đã phát hiện ra fumarate và ethanol là hai nguồn tiết ra từ lúa, có vai trò chủ chốt trong điều hòa phát thải khí mê tan. Fumarate phóng thích vào vùng rễ (rhizosphere) được biến dưỡng bởi vi sinh vật, hỗ trợ cho sự tăng trưởng của vi khuẩn “methanogenic archaea” chúng sản sinh ra methane như một sản phẩm carbon sau cùng, trong khi đó, ethanol làm giảm thiểu phát thải mê tan thông qua ức chế hoạt tính “methanogenic” và tăng trưởng như giảm được tổng hợp chất fumarate ở rễ lúa. Hơn nữa, người ta làm rõ được con đường biến dưỡng fumarate trong vùng rễ lúa thiếu ô xy (anoxic rhizospheric zone). Người ta thấy fumarate ở rễ lúa được sản sinh từ acetate rồi propionate và succinate, khi phóng thích vào đất một cách trực tiếp sẽ bị ô xy hóa thành propionate trước khi chuyển ngược acetate thành khí methane như sản phẩm cuối cùng. Kiến thức về sự biến dưỡng chất fumarate và ethanol của cây lúa được áp dụng cho “hybrid breeding” của lúa cao sản có phát thải methane thấp. Canh tác giống lúa mới như vậy hoặc vận dụng những phát hiện này trong quả lý canh tác lúa sẽ giảm được 70% sự phát thải khí methane tại 7 mô hình thí nghiệm trên ruộng trong 3 năm. Kết quả này mang lại khả năng tuyệt vời làm giảm thiểu một cách hiệu quả tác động biến đổi khí hậu toàn cầu trong canh tác lúa.

Xem https://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(25)00029-2

 

Phân tích bản đồ QTL và chạy trình tự toàn bộ hệ gen đối với nguồn vật liệu giống đậu nành [Glycine max (L.) Merr.], gắn tính trạng quy định hàm lượng sucrose

Nguồn: Dongho Lee, Tri D. Vuong, James G. Shannon, Qijian Song, Feng Lin & Henry T. Nguyen. 2025. QTL mapping and whole-genome sequencing analysis for novel genetic resources associated with sucrose content in soybean [Glycine max (L.) Merr.]. Theoretical and Applied Genetics; February 3 2025; vol.138; article 43

 

  

Một QTL chủ lực điều khiển tính trạng sucrose được lập bản đồ trên nhiễm sắc thể 8 giống đậu nành PI 506593. Biến thể di truyền mới này và các gen ứng cử viên được xác định sau đó trong vùng có QTL chủ lực nói trên.
Sucrose trong đậu nành [Glycine max (L.) Merr.] đóng góp giá trị dinh dưỡng trong thức ăn gia súc một cách hiệu quả; với vị ngọt tự nhiên của sản phẩm đậu nành. Do đó, việc xác định nguồn vật liệu di truyền mới, ví dụ như QTL, liên quan chặt đến hàm lượng sucrose của đậu nành là cần thiết để cải tiến phẩm chất hạt. Trong nghiên cứu này, hai quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RILs) dẫn xuất từ bố mẹ có sucrose cao, giống đậu nành PI 506593, được sử dụng để xác định QTLs. Có 11 vùng liên quan kiểu hình sucrose định vị trên nhiễm sắc thể 4, 5, 6, 8, 10, và 13 theo kết quả phân tích QTL. Trong đó, bốn QTLs (qSUC_08.1, qSUC_08.2, qSUC_08.3, và qSUC_08.4) tập họp thenh một “cluster” trong quãng có vị trí phân tử 40,597,410–42,861,364 bp trên Chr. 8, chúng được xem như vùng QTL đích. Một chỉ thị phân tử mong muốn p73 vị trí 41,834,095 bp được xét nghiệm trong hai quần thể con lai, biểu hiện thành hai nhóm kiểu hình khác biệt nhau cực đoan về hàm lượng cao và thấp của đường. Người ta xác định 44 gen ứng cử viên đột biến “non-synonymous” trong vùng QTL trên cơ sở phần mềm “annotations Wm82.a2.v1” và 54 gen ứng cử viên theo phần mềm “Wm82.a5.v1”. Trong 54 gen ứng cử viên theo phần mềm Wm82.a5.v1, phần mềm Protein Variation Effect Analyzer (PROVEAN) cho thấy có 18 gen mang 34 biến thể di truyền có tác động xấu đến chức năng sinh học. Phân tích RNA-seq cho thấy có 5 gen ứng cử viên biểu hiện mạnh mẽ ở vỏ trái và hạt đậu trong giai đoạn phát dục và ở trên những mô thuộc thành phần khác của cây. Một gen đích, Gm_Wm82_23219 (Glyma.08G293800, Wm82.a2.v1) mã hóa protein rất giàu proline “4-like”, được ghi nhận nhờ phần mềm PROVEAN và kết quả RNA-seq. Phát hiện mới trong nghiên cứu này sẽ là nguộc vật liệu di truyền giá trị phục vụ chương trình cải tiến giống đậu nành cải thiện được hiệu quả dinh dưỡng cho gia súc và cho thực phẩm của người.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04808-5

 

  
 

Hình: Mức độ biểu hiện gen ứng cử viên trong vùng QTL chủ lực định vị trên nhiễm sắc thể 8; [a] sử dụng nguồn dữ liệu biểu hiện gen được công bố của Severin et al. (2010) và [b] nguồn của Almeida-Silva et al. (2023). Số “read” đếm được của a và b được “bình thường hóa” bằng phần mềm Reads Per Kilobase của phân tử transcript trên mỗi RPKN (million mapped reads) và TPM (transcripts per million)