BẢN TIN KHOA HỌC

 

Mở khóa đa dạng di truyền tập đoàn giống sắn bản địa Colombia phục vụ cho lai tạo giống mới

Nguồn: Kehan Zhao, Evan Long, Francisco Sanchez, Erwan Monier, Paul Chavarriaga, Grey Monroe. 2026. Unlocking genetic diversity in Colombian cassava landraces for accelerated breeding. New Phytol.; 2026 Jan 19. doi: 10.1111/nph.70918.

 

  

 

Sắn (Manihot esculenta) là loài cây lương thực chính ở nam bán cầu, cho nên giống sắn mới có thể bị hạn chế về đa dạng di truyền do những nút thắt có tính chất lịch sử. Tác giả tiến hành nghiên cứu tính đa dạng hệ gen của hơn 1.000 mẫu giống sắn, kết hợp với 387 giống bản địa mới giải xong trình tự của Colombia có nguồn gốc xuất xứ từ nhiều vùng khí hậu đa dạng. Người ta gỉa định rằng giống sắn bản địagiữa lại được sự biến đổi chưa được khai thác rất hữu dụng cho cải tiến giốn và tính thích nghi của giống. Chạy trình tự DNA toàn hệ gen được tiến hành để định tính các giống bản địa và các dòng con lai. Người ta đánh giá sự khác biệt di truyền qua địa lý và khí hậu; rồi phân tích sự phân bối của dòng sắn đột biến kiểu “loss-of-function” (LoF) để xác định vị trí đích phục vụ cho chỉnh sửa gen. Giống sắn bản địa đã duy trì được đa dạng duy truyền theo định hướng cao và mới sp với dòng con lai của châu Á và châu Phi. Sự phân hóa chức năng của giống bản địa phản ánh cả nguồn gốc địa lý và nguồn gốc khí hậu. Phân tích đột biến LoF cho thấy sự bỏ đi các gen có hại thông qua cận giao, nhưng các alen LoF đã được giữa lại trong gen làm giàu thêm phản ứng sinh tổng hợp coumarin và sự miễn dịch của cây, như vậy, có sự chọn lọc tự nhiên về phẩm chất sau thu hoạch và tính kháng bệnh. Như loci gắn với tính trạng thích ứng khí hậu đã được khai thác vì tiềm năng còn lớn. Giống sắn bản địa là nguồn dự trữ cực tốt đối với đa dạng di truyền. Nghiên cứu này đã xây nền một luận điểm là tận dụng sự đa dạng của giống bản địa để cải tiến giống sắn cao sản thông qua công nghệ chỉnh sửa gen và lai giống có chủ đích.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41552874/

 

GWAS tìm hiểu họ gen SUT của mía đường chỉ ra rằng ShSUT4 là một regulator chủ chốt trong phản ứng của cây mía đối với stress phi sinh học

Nguồn: Xue-Ting Zhao, Ahmad Ali, Cui-Lian Feng, Ji-Shan Lin, Rui-Jie Wu, Shu-Zhen Zhang, Guang-Run Yu, Hai-Feng Jia, Yu-Qing Gong, Ting-Ting Zhao, Jun-Gang Wang. 2026. Genome-wide analysis of the sugarcane SUT gene family reveals ShSUT4 as a key regulator of abiotic stress responses. Theor Appl Genet.; 2026 Jan 5; 139(1):26. doi: 10.1007/s00122-025-05138-w.

 

  

 

Sucrose transporters (SUTs) vô cùng cần thiết cho tăng trưởng, phát triển và phản với với stress của cây trồng. Du mía đường là loài cây có tầm quan trọng nhất định cho đường và nhiên liệu sinh học, như dữ liệu hệ gen cây mía về các gen mã hóa SUT khi bị stress phi sinh học vô cùng hạn chế. Theo kết quả nghiên cứu này, có 37 gen ShSUT được xác định, thông qua phân tích tin sinh học. Phân nhóm di truyền huyết thống đã nhóm lại 3 chùm gen (clades) (đánh số I-III), với motifs bảo thủ và nhiều cấu trúc gen khẳng định tương quan có tính chất tiến hóa của chúng. Phân tích promoter cho thấy có 15 key cis-elements liên quan đến phản ứng với hormone, stress, sự phát triển, và điều tiết ánh sáng. Tất cả gen ShSUT đã được mapped trên bản đồ di truyền với 3 tập họp contig và bảy nhiễm sắc thể.

 

Phân tích “collinearity” và tính chất lặp đoạn của gen (duplication) xác định được 15 cặp gen lặp đoạn (duplicated gene pairs), cho thấy tiến hóa phát triển. Thêm vào đó, có 7 gen mang tính chất putative 'sbi-miRNAs' được đoán tại 28 gen đích của ShSUT, với một mình phân tử sbi-miR5381 hướng đích về 17 gen ShSUTs. Về định tính chức năng gen, ShSUT04 được chọn là gen đích vì tính tiến hóa rất có ý nghĩa, đóng vai cần thiết trong vận chuyển sucrose, và có tiềm năng điều tiết được phản ứng với stress phi sinh học. Có 18 interactors tiềm năng, với các tương tác đựoc xác định đối với ShPsbR, ShRF2a, ShCOPTS.1, và ShSPT, được minh chứng thông qua kỹ thuật xét nghiệm BiFC và Y2H. Kết quả phân tích qRT-PCR chỉ ra được các thành phần biểu hiện khi phản ứng với stress. Với điều kiện stress lạnh, ShRF2a, ShPsbR, và ShSPT được điều tiết theo kiểu “down”, cho thấy vai trò điều tiết tiêu cực, trong khi, ShSUT04 và ShCOPT5.1 được điều tiết theo kiểu “up” ở điểm thời gian đặc biệt, và ShSUT01 biểu thị kích hoạt mạnh, cho thấy vai trò tích cực của hệ thống tự vệ. Khi bị khô hạn, ShSUT04 và ShPsbR được điều tiết theo kiểu “up”, cho thấy vai trò tích cực. Trong stress mặn, nhiều gn bị ức chế, riêng ShSUT01 và ShPsbR được kích hoạt, phản ánh khả năng của gen thích nghi với stress. Nghiên cứu cho thấy vai trò có tính chất tiến hóa và biểu thị chức năng của các gen SUT trong hệ gen cây mía đường khi điều tiết cây chịu được stress, với ShSUT04 có vai trò kép (dual roles), tích cực khi bị hạn và tiêu cực khi bị mặn và lạnh.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41489644

 

Yếu tố phiên mã của gen GsWRKY23 có nguồn gốc từ loài đậu nành hoang dại liên quan đến tính trạng chịu mặn thông quả biểu hiện gen GsPER3 và bảo hòa sinh lý ROS

Nguồn: Shile Sun, Bingjun Yu, Jiaxin Yang, Jifeng Jiang, Dan Liang. 2026. The transcription factor GsWRKY23 gene from wild soybean confers enhanced salt tolerance by regulating GsPER3 expression via ROS homeostasis. Plant Physiology and Biochemistry; Volume 231, February 2026, 111035

 

  

 

Protein đóng vai yếu tố phiên mã WRKYs giúp cây khởi động phản ứng tự vệ chống lại nhiều điều kiện bất lợi thông qua điều tiết các gen đích ở vùng cận dưới (downstream target genes). Đậu nành hoang dại chống chịu mặn (Glycine soja) là đặc trưng của nguồn vật liệu quan trọng cho chiến lược “molecular breeding” và cải tiến di truyền giống đậu nành cao sản chịu mặn (G. max). Nghiên cứu này xác định được gen GsPER3, một gen đích ở vùng cận dưới của GsWRKY23, sử dụng đoạn trình tự transcriptome (RNA-seq), kết hợp với kết qủa phân tích promoter cis-acting element và nhuộm phẩm GUS (reporter gene). Điều tiết phiên mã của gen GsWRKY23 trên GsPER3 được xác định nhờ kỹ thuật yeast one-hybrid (Y1H), xét nghiệm dịch chuyển điện di (EMSA), và hoạt động GUS, xét nghiệm dual-luciferase (DLR).

 

  

 

 

Hình: Yếu tố phiên mã là protein GsWRKY23 gắn với “W-box cis-acting element” tại vị trí −486 của vùng trình tự promoter thuộc gen GsPER3; kích hoạt gen biểu hiện.

Là một thành viên của họ peroxidase, chức năng gen GsPER3 biểu hiện đối với gốc ô xi tự do ROS (scavenging reactive oxygen species). Sử dụng kỹ thuật chuyển nạp rễ tóc của đậu nành, người ta nghiên cứu cơ chế này thông qua gen GsWRKY23 tăng cường được tính chịu mặn của đậu nành hoang dại nhờ điều tiết biểu hiện gen GsPER3. Kết quả cho thấy GsWRKY23 kết gắn đặc biệt với W-box element tại vị trí −486 trong promoter của gen GsPER3, do đó, kích hoạt gen biểu hiện. Trong nghiệm thức xử lý mặn, so với “empty vector” (EV) làm đối chứng, cây nào có sự biểu hiện mạnh mẽ của gen GsWRKY23 (GsWRKY23-OE) điều tiết theo kiểu “up” ở rễ (gen GsPER3) và tăng hoạt tính men peroxidase (POD) ở rễ và lá đậu nành. Trái lại, cây nào có gen chỉnh sửa GsWRKY23-CRISPR/Cas9 (GsWRKY23-Cas9) để biểu thị sự ức chế của gen GsPER3 và giảm đáng kể hoạt tính men POD. Trong xử lý nghiệm thực mặn, cây có gen GsPER3-OE biểu hiện tính chịu mặn tăng, với hiệu suất vượt trội các thông sio61 sinh lý bao gồm khối lượng cây tươi (FW), hàm lượng nước tương đối ở lá (RWC), cũng như có mức độ thấp hơn REL (relative electrolytic leakage) và hàm lượng malondialdehyde (MDA) thấp hơn ở rễ và lá so với cây EV (empty vector đối chứng). Trái lại, cây có gen chỉnh sửa GsPER3-Cas9 biểu thị xu hướng đối ngược lại. Bên cạnh đó, cây có gen GsPER3-OE biểu thị tích tụ thấp hơn ROS và hoạt tính hệ men “antioxidant” cao hơn. Kết quả này chứng minh được gen GsWRKY23 làm tăng tính chống chịu mặn trong loài đậu nành hoang dại nhở hiểu hiện gen GsPER3, gen này lại làm tăng hoạt tính hệ men “antioxidant” và làm giảm tích tụ ROS, nhờ vậy, duy trì được trạng thái bảo hòa sinh lý ROS (ROS homeostasis).
Xem https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942826000215

 

Vùng ứng cử viên trong hệ gen cây mè gắn liền với tính trạng tự khai quả, được giải thích bởi GWAS mô phỏng đa chiều và số liệu đánh giá kiểu hình trên đồng ruộng

Nguồn: Mohammed Elsafy, Wafa Badawi, Ahmed Ibrahim, Elamin Hafiz Baillo, A. H. Abu Assar, Haftom Brhane, Umer Mahmood, Prabin Bajgain, Tilal Abdelhalim & Mahbubjon Rahmatov. 2026. Candidate genomic regions underlying capsule shattering in sesame revealed by multi-model GWAS and field-based phenotyping. Theoretical and Applied Genetics; January 20 2026; vol. 139; article 42

 

  

 

Tự khai quả (capsule shattering) của cây mè là tính trạng nông học chính làm giảm năng suất hạt và sự ổn định năng suất mè làm hạn chế hiệu quả thu hoạch bằng cơ giới hóa. Để khắc phục thách thức ấy, người ta sử dụng 200 giống mè có nền tảng di truyền rất đa dạng của Sudan. Chúng được đánh giá kiểu gen theo phương pháp GBS (genotyping-by-sequencing). Chúng được đánh giá kiểu hình qua 3 mùa vụ liên tiếp trên đồng ruộng đối với tính trạng ST (shattering type), TCB (type of capsule beak: loại hình mở viên nang), và BS (bicarpellate capsule shape: hình quả nang 2 lá noãn). Kết quả đánh giá kiểu hình và dữ liệu đánh giá kiểu gen được tích hợp trong đa mô phỏng GWAS theo khung tham chiếu của BLINK, FarmCPU, và MLMM. Người ta làm rõ được kiến trúc di truyền của tính trạng “capsule-shattering”. Có 2 “marker-trait associations” (MTAs) đã được xác định một cách nhất quán nhờ các GWAS models, gồm có Chr1_19419575 gắn liền với tính trạng TCB và Chr2_15649330 gắn liền với tính trạng ST. Mối liên hệ dấu hiệu và đaặc điểm MTAs, bao gồm Chr8_31466064 với tính trạng ST; Chr8_19392181 và Chr8_30292484 với tính trạng TCB, tất cả đã được tìm thấy trong nghiên cứu này, nhấn mạnh khá sâu về sự điều tiết di truyền cực kỳ phức tạp của các tính trạng liên quan đến capsule (quả hạt). Phân tích ảnh hưởng của alen chúng minh được vai trò chức năng của những biến thể alen chủ chốt tại Chr2_15649330 và Chr8_31466064, chỉ ra những khác biệt có ý nghĩa về kết quả tự khai quả làm rụng hạt mè xuống đất trong những nhóm phụ của tập đoạn giống. Phân tích chức năng sâu in-silico sử dụng một gen ứng cử viên nào đó, người ta xác định được 68 gen tương đồng (homologous genes) gắn liền với tính trạng tự khai quả làm rụng hạt của cây Brassica napus, theo đó, FLZ3, RZF1, MKK5, và COR27 biểu thị các thành phần thể hiện khác nhau mà điều ấy tương quan với tính trạng dễ rơi rụng hạt bởi tự khai quả trong thời kỳ phát triển quả mè. Kết quả cung cấp cách nhìn nhận mới về điều tiết di truyền của tính trạng “capsule shattering”, cho thấy những đích đến rất giá trị trong chiến lược chọn giống nhờ marker phân tử và phát triển giống mè cao sản kháng đuôc tính rụng hạt do tự khai quả này.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05151-7

 

  

 

 

Hình: Phân lập gen ứng cử viên và phân hạng theo chức năng gen liên quan đến tính trạng tự khai làm rơi hạt vừng xuống đất.
(a) Bản đồ di truyền gen ứng cử viên trên nhiễm sắc thể (Chr1, Chr2, và Chr8) xung quanh là chỉ thị SNPs nhờ GWAS phân lập. Các gen đồng dạng được xác định trên cơ sở chú thích hệ gen tham chiếu của cây A. thaliana, tập trung chủ yếu các gen gắn liền với tính trạng rụng quả và hạt phóng thích ra ngoài.
(b) Phân hạng theo chức năng gen ứng cử viên trên cơ sở vai trò của chúng trong tiến trình sinh học liên quan đến “pod dehiscence”. Các gen được xếp thành 5 nhóm hạng mức: cải biên thành tế bào, điều tiết stress/PCD, biến dưỡng tinh bột / mất nước, điều tiết hormone, và tự khai quả / độ già của trái. Panel bên phải chỉ ra kết quả mô phỏng khái quát kết gắn với chức năng của gen theo từng giai đoạn sinh lý khác nhau của tính trạng “pod shattering” ví dụ như: làm khô, tăng áp, khai quả, và phóng thích hạt