BẢN TIN KHOA HỌC

 

Hai yếu tố phiên mã tham gia điều khiển “di truyền biểu sinh” tính trạng trái cà chua chín

Nguồn: Qingfeng Niu, Yaping Xu, Huan Huang, Linzhu Li, Dengguo Tang, Siqun Wu, Ping Liu, Ruie Liu, Yu Ma, Bo Zhang, Jian-Kang Zhu, Zhaobo Lang. 2025. Two transcription factors play critical roles in mediating epigenetic regulation of fruit ripening in tomato. Proc Natl Acad Sci U S A; 2025 Apr 15; 122(15):e2422798122. doi:10.1073/pnas.2422798122.

 

  

 

Methyl hóa phân tử DNA điều tiết sự kiện chín trái cà chua, và gậy đột phá hệ thống”DNA demethylase DEMETER-LIKE 2” (viết tắt DML2) dẫn đến hiện tượng hypermethylation của DNA trong toàn hệ gen, gây tác động xâu cho sự chín của trái. Tác giả ghi nhận có hai yếu tố phiên mã (TFs) mang tên “Ripening Inhibitor” (RIN) và “FRUITFULL 1” (FUL1) có vai trò quan trọng trong việc trung gia hóa ảnh hưởng của hiện tượng methyl hóa DNA của tính trạng chín trái cà chua. Gen RIN và FUL1 bị xử lý làm câm thông qua đột biến lặn dml2 , và kiểu hình khiếm khuyết “ripening” của dml2 được xử lý bắt chước bằng thể đột biến rin/ful1 double. Phục hồi lại biểu hiện của RIN trong cây dml2 cứu lại phần nào sự khiếm khuyết ripening của nó. Chính “DNA methylation” điều khiển không chỉ tính trạng chín trái nhờ điều tiết gen RIN và gen FUL1 biểu hiện, mà còn can thiệp vào hiện tướng gắn kết của hệ gen với RIN. Trong cây đột biến dml2, RIN không thể kết gắn với một vài mục tiêu của nó in vivo cho dù hiện tượng “DNA methylation” không can thiệp vào “RIN binding” in vitro; điều này ức chế sự gắn kết in vivo tương quan với “DNA methylation” gia tăng và sự có mặt rất nhiều của “histone H3” trong 100 bp của điểm kết nối. Tác giả khám phá được cơ chế phân tử trong kiểm soát “DNA methylation” (di truyền biểu sinh) về tính trạng chí của trái cà chua.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40203043/

 

Di truyền tính trạng chống chịu được hàm lượng lưu huỳnh thấp trong đất thông qua bản đồ liên kết và bản đồ “association” của đậu nành [Glycine max (L.) Merr.]

Nguồn: Kaixin Zhang, Yanning Chen, Sujing Wang, Yu’e Zhang, Yudan Chen, Kaili Ren, Xiao Li, Guizhen Kan, Deyue Yu & Hui Wang. 2025.

Genetic dissection of low-sulfur tolerance via linkage and genome-wide association analyses in soybean [Glycine max (L.) Merr.] seedlings. Theoretical and Applied Genetics; October 31 2025; vol. 138; article 288

 

  

 

Bảy QTLs cùng định vị tại một điểm điều khiển tính trạng chống chịu được hàm lượng lưu huỳnh thấp (low-sulfur) của cây đậu nành ở giai đoạn cây non đã được xác định. Hai gen ứng cử viên giả định và 3 tổ hợp lai triển vọng được dự đoán cho nghiên cứu tiếp theo.
Dinh dưỡng lưu huỳnh thấp (low-sulfur nutrient) được xem là stress phi sinh học ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất đậu nành cũng như phẩm chất đậu. Tuy nhiên, nghiên cứu di truyền liên quan đến tính trạng chống chịu này hiện chưa đầy đủ. Ở đây, tác giả đánh giá tính chống chịu của cây đậu nành với nghiệm thức “low-sulfur” theo 10 tính trạng ở giai đoạn cây non. Có tất cả 72 QTLs và 103 quantitative trait nucleotides (QTNs) liên quan đến chống chịu “low-sulfur” được tìm thấy thông qua phân tích di truyền liên kết (linkage) và di truyền GWAS (genome-wide association analysis) thông quan quần thể con lai cận giao tái tổ hợp RILs và một tập đoàn giống đậu nành, theo thứ tự.
Trong những loci ấy, có 7 QTLs định vị tại cùng một vị trí được tìm thấy nhờ hai phương pháp định vị trên nhiễm sắc thể 1, 6, 8, 9, 14, và 17: (1) Glyma.17G167100, có hai chỉ thị SNPs đạt giá trị thống kê (AX-93862060 và AX-93862061); (2) Glyma.14G169300 cho rằng là những gen ứng cử viên giả định trên cơ sở số liệu transcriptome, kết quả phân tích haplotype và kết quả “real-time quantitative PCR”. Bên cạnh, có 3 tổ lợp lai triển vọng được xác định với bố mẹ chuẩn, mục địch cải tiến tính trạng chống chịu “low-sulfur” với những alen thuận lợi, chúng được xác định trên cơ sở những “co-localized QTLs” này và các giá trị liên quan với kiểu hình tính trạng tại 3 địa điểm thí nghiệm khác nhau. Kết quả cung cấp những minh chứng quan trọng để chúng ta hiểu rõ cơ sở di truyền học của chống chịu sulfur thấp trong hệ gen cây đậu nành; có thể có ích cho nhà chọn giống trong cải tiến giống đậu nành cao sản chống chịu được “low-sulfur soil”.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05078-5

Ngân hàng kiến thức hồ tiêu (BlackPepKB): nguồn tin “web” tập trung về chức năng của các gen trong hệ gen của hồ tiêu (Piper nigrum L.)

Nguồn: L M D Bawanga, D R R Wijewardene, Praveena Sarathchandra, S Viswakula, Anushka M Wickramasuriya. 2025. Black pepper knowledge base (BlackPepKB): a centralized web resource for functional genomics of black pepper (Piper nigrum L.). BMC Genomics; 2025 Oct 17; 26(1):929. doi: 10.1186/s12864-025-12134-3.

 

  

 

Hồ tiêu (Piper nigrum L.) là loài cây gia vị có giá trị kinh tế cao, có giá trị dược phẩm và rất quan trọng về văn hóa. Trong khi cơ sở dữ liệu về genome và transcriptome đã và đang nhanh chóng được tích hợp trong những năm gần đây, thì không có cơ sở dữ liệu nào nói về hệ gen chuyên dụng (chức năng của gen) làm dịch vụ như một “trang web tập trung trí tuệ” từ những kết quả nghiên cứu và cải tiến giống tiêu. Hơn nữa, mặc dù hồ tiêu đã có hệ gen tham chiếu khá tốt, nhưng phần ghi chú di truyền (annotation) về gen có chức năng của hệ thống proteome và một nội dung toàn diện hệ thống các yếu tố phiên mã của hồ tiêu (TFs) vần còn không đầy đủ.
Người ta tiến hành phân lập tổng số 2.503 gen mã hóa protein TF của hồ tiêu (PnTFs), chia ra thành 62 họ TF khác nhau. Chú ý, có 471 gen PnTF ít có intron (intronless) được xác định, với hơn 50% họ gen, ví dụ như Dof, ERF, GeBP, GRAS, NF-YB, RAV, TCP, Trihelix, và ZF-HD, cho thấy có rất nhiều vai trò tiềm năng để điều tiết những phản ứng chống chịu với điều kiện bất lợi. Tương tác protein-protein được phân tích có hệ thống cho thấy có tất cả 171 hub PnTFs mà chúng có thể đóng vai như những regulators chủ chốt trongca1c tiến trình sinh học rất đa dạng. Hơn nữa, Kết quả phần mềm “Gene Ontology-based functional annotation” của 63.463 proteins trong hệ thống proteome của hồ tiêu cho thấy 35.670 proteins (56.2%) được “annotated” (được giải thích di truyền) với ít nhất một giá trị “GO term”. Để hỗ trợ cho các nghiên cứu tiếp theo và khai thác hiệu quả cơ sở dữ liệu, người ta phát triển cái gọi là “Black Pepper Knowledge Base” tạm dịch: Ngân hàng kiến thức hồ tiêu (viết tắt là BlackPepKB), một diễn đàn thân thiện với người sử dụng, tích hợp các tiện ích “genomic” cây hồ tiêu. Trang chủ BlackPepKB tập họp kiến thức genomic, transcriptomic, và dữ liệu giải thích di truyền về chức năng gen, gắn thêm công cụ tích hợp giúp người sử dụng làm thế nào tăng cường tiếp cận dữ liệu. Đặc điểm chính là một “electronic Fluorescent Pictograph (eFP) browser” để hiển thị thành phần của một gen nào đó biểu hiện thông qua mô tế bào vào các giai đoạn phát triển sinh học, JBrowse2 phục vụ tìm kiếm trong genome (genome navigation), BLAST phục vụ so sánh trình tự chuỗi DNA tương đồng, dị đồng, và GeneViz để hiển thị cấu trúc gen bao gồm “exon-intron”. Bên cạnh, công cụ PepperExp và PepperClust cho phép xếp nhóm (clustering) qua biểu hiện heatmap và hierarchical cluster trong cơ sở dữ liệu gen, trong khi, công cụ GO-Pep tạo điều kiện thuận lợi cho truy xuất giá trị GO terms. Nền tảng này cũng cung cấp giao diện thân thiên cho người dùng phục vụ truy vấn (querying) chỉ thị SNPs và khai thác họ TF của cây hồ tiêu.
BlackPepKB là dịch vụ đầu tiên về bộ dữ liệu chuyên dụng cho hồ tiêu, cung cấp nền tảng toàn diện và có khả năng tiếp cận phục vụ nghiên cứu gen có chức năng. Công trình này đặt nền tảng vững chắc cho nghiên cứu di truyền chuyên sâu và chọn giống phân tử cây hồ tiêu. BlackPepKB có thể được truy cập: https://black-pepper-genomic-resource.vercel.app/
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41107735/

 

Một catalog toàn diện về chỉ thị phân tử SNPs của hệ gen cây hồ tiêu (Piper nigrum L.)

Hiruni A Thanthirige, Nilni A Wimalarathna, Anushka M Wickramasuriya. 2025. A comprehensive catalog of single nucleotide polymorphisms (SNPs) from the black pepper (Piper nigrum L.) genome. BMC Genomics; 2025 Mar 17; 26(1):256. doi: 10.1186/s12864-025-11414-2.

 

  

 

Chỉ thị phân tử SNPs là những markers phục vụ cho chọn giống và di truyền, đặc biệt là, trong những sinh vật không phải mô hình (non-model organisms) ví dụ như cây hồ tiêu (Piper nigrum L. không phải cây mô hình). Nghiên cứu này biểu hiện một catalog toàn diện về chỉ thị phân tử SNPs của genome cây hồ tiêu sử dụng bộ dữ liệu từ 30 mẫu giống với chỗi trình tự RNA và chuỗi trình tự DNA có tính chất “restriction site-associated DNA”, được lấy từ kho lữ trữ “Sequence Read Archive”, và những kết quả của chúng ở mức độ chuỗi trình tự.
Ba hệ thống thanh lọc và đọc tên SNP, có thuật ngữ BCFtools, Genome Analysis Toolkit (GATK)-soft filtering, và GATK-hard filtering, được tiến hành xem xét. Kết quả là 498.128.396.003, và 312.153 SNPs, theo thứ tự được phân lập trong ba hệ thống này, với 260.026 SNPs tìm thấy phổ biến trong tất cả phương pháp nghiên cứu. Phân tích sự phân bố của SNP qua 45 khung mang gen (scaffolds) của genome cây hồ tiêu chỉ ra được mật độ biến thiên như thế nào, với “pseudo-chromosomes Pn25” (giá trị 0,86 SNPs/kb), “Pn8” (0,74 SNPs/kb), và “Pn7” (0,72 SNPs/kb) có mật độ cao nhất. Trái lại, khung mang gen của “Pn27 đến Pn43” biểu hiện phân bố SNP thấp nhất, ngoại trừ “Pn45”. Khoảng 34,80% chỉ thị SNPs biểu thị giá trị “genetic linkage” mạnh hơn (r2 > 0,7). bên cạnh, SNPs chủ yếu được lập bản đồ ở vùng downstream (≈ 32,54%), vùng upstream (≈ 22,52%), và vùng exon có mật mã di truyền (≈ 16,20%) của tất cả gen khảo sát. Thay thế có tính chất chuyển tiếp đóng góp chính (≈ 57,42%) của những SNPs đã được xác định, dẫn đến một tỷ lệ trung bình “transition-to-transversion ratio” là 1,36. Chú ý, có 56,09% chỉ thị SNPs có tính chất “non-synonymous”, với tỷ lệ có ý nghĩa thống kê (≈ 53,59%) trở thành đột biền có tính chất “missense”. Hơn nữa, có 12,491 SNPs tác động cao hoặc trung bình cũng được phân lập, đặc biệt trong những gen gắn liền với biến dưỡng thứ cấp và lộ trình sinh tổng tổng alkaloid. Sự biểu hiện của 675 gen chịu ảnh hưởng tiềm năng bởi chỉ thị SNPs tại chổ (cis-acting), trong khi, có 554 gen bị ảnh hưởng bởi chỉ thị SNPs từ nơi khác tới (trans-acting).
Những phát hiện của nghiên cứu này nhấn mạnh tiện ích của các chỉ thị SNPs đã được xác định và những mục tiêu của chúng, đặc biệt là tác động đến những chu trình sinh học quan trọng, phục vụ nghiên cứu di truyền trong tương lai và nỗ lực cải tiếng giống hồ tiêu. Đặc điểm của SNPs trong các gen có liên quan đến biến dưỡng thứ cấp và sinh tổng hợp alkaloid làm nổi bật khả năng phục vụ cải tiến giống hồ tiêu năng suất cao, phẩm chất tốt và chịu đựng được ngoại cảnh. Đây là loài cây trồng có giá trị kinh tế cao trồng ở nhiều vùng sinh thái rất đa dạng.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40098071/

 

  

 

Hình: Dendrogram của 30 mẫu giống tiêu trên cơ sở dữ liệu SNPs thông qua phần mềm GATK4 (hrad-filtering)

Phân tích proteomic cho thấy biểu hiện linh hoạt liên quan tới malondialdehyde của cây sắn phản ứng với bệnh cháy lá vi khuẩn CBB

Nguồn: Chotiros Phaisomboon, Supajit Sraphet, Nattaya Srisawad, Piengtawan Tappiban, Sittiruk Roytrakul, Duncan R Smith, Kanokporn Triwitayakorn. 2025. Proteomic analysis reveals dynamic expression related to malondialdehyde in cassava in response to cassava bacterial blight. Sci Rep.; 2025 Jul 9; 15(1):24670. doi: 10.1038/s41598-025-10051-9.

 

  

 

Bệnh cháy lá do vi khuẩn (cassava bacterial blight: CBB) ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng sắn tại Thái Lan. Hiểu biết phản ứng của giống chống chịu đối với xâm nhiễm vi khuẩn cho thấy được cơ chế chủ chốt kháng bệnh của cây sắn. Nghiên cứu nhằm xác định các protein rất phong phú biểu hiện trong các trường hợp khác nhau giữa giống sắn chống bệnh 'Rayong72' (R72) và giống sắn nhiễm bệnh 'Hanatee' (HN), thông qua phương pháp “quantitative PCR” minh chứng kết quả thay đổi của mRNA. Nhiều protein được điều tiết theo kiểu “up” trong giống sắn R72 được liên kết với tiến trình phát triển bệnh và cơ chế tự vệ của cây sắn.
Tương quan giữa các kiểu hình, bao gồm hàm lượng malondialdehyde (MDA) và xu hướng biểu hiện của protein, được quan sát và phân tích kỹ. Hàm lượng MDA càng cao hơn, gắn kết với sự tổ thương của tế bào càng trầm trọng hơn, tương quan với những dấu hiệu nghiêm trọng trong giống sắn HN ở ruộng có dịch bệnh. Tuy nhiên, trong giống sắn R72, mặc dù hàm lượng MDA cao trên lá sắn so với giống HN, nhưng protein có liên quan đến “oxidative stress” cũng được điều tiết theo kiểu “up”. Chú ý, proteins có trong sinh tổng hợp NAD/NADP (QNS), glutathione-based redox regulation (GSS), và tín hiệu MAPK (MAPKKK18) có rất nhiều trong giống sắn chống chịu bệnh, như vậy, sự điều tiết đặc biệt ROS (reactive oxygen species) và sự đóng góp và tính kháng có tính chất đặc thù. Kết quả này nhấn mạnh vai trò của MDA và những proteins là coenzyme trong phản ứng tự vệ của cây sắn đối với sự xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh CBB, nhấn mạnh vai trò điều tiết khi có stress. Nghiên cứu này cung cấp luận điểm khoa học phân tử về tương tác giữa giống sắn với bệnh CBB và làm rõ được tiềm năng của phân tích ở mức độ “proteomic” trong nghiên cứu tính kháng bệnh cây cũng như hỗ trợ tích cực cho cải tiến giống sắn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40634452/

Hình: Chức năng đa dạng và giá trị p xác suất có ý nghĩa trong mỗi K-means cluster