BẢN TIN KHOA HỌC

 

Phát triển chỉ thị phân tử đồng trội trên cơ sở gen “Or” và sử dụng chúng để chọn giống nhờ marker nhằm cải tiến hàm lượng ß-carotene của cây bông cải

Nguồn: Shrawan Singh, Vinay Verma, Bhagchand Shivran, Rahul Kumar Meena, Anamika Chandel, Sandhya Saroha & Navinder Saini. 2025. Development of Or-gene-based co-dominant markers and their utilization in marker-assisted breeding for ß-carotene biofortification in different maturity groups of cauliflower. Theoretical and Applied Genetics; October 4 2025; vol. 138; article 264

 

  

 

Cây trồng “tăng cường sinh học” β-Carotene là nội dung hiệu quả nhất và bền vững nhất trong những phương pháp tiếp cận với thực phẩm giàu vitamin A giải quyết vấn đề khiếm dưỡng vitamin này. Giống cải bông có màu vàng (orange cauliflower : Or gene) là một trong nhiều phương pháp như vậy; tuy nhiên, chỉ thị phâ tử “co-dominant” (đồng trội) sẽ là yêu cầu bức thiết để thao tác với gen “semi-dominant Or” phục vụ nội dung tuyển chọn có tính chất “foreground” nhờ marker. Do đó, nghiên cứu này nhằm phát triển và làm rõ những “co-dominant markers” đối với gen Or và khai thác chúng phục hồi một cách nhanh chóng con lai mang gen đồng hợp trội OrOr trong 2 quần thể trưởng thành của cây bông cải Ấn Độ. Kết quả, ba tổ hợp lai này từ giống sớm (PA/PKVA-1HM), giống trung ngày (DC 325/PKVA-1HM) và giống muộn (DC 244/PKVA-1HM) đã cho ra quần thể con lai F2, F2:3, BC2F1 và BC1F2. Phân ly trong những quần thể này chứng minh được tác động của một gen đơn có tính chất “semi-dominant” Or ở sắc tố gốc cuống lá và màu sữa đông khi bồng cải chín. Kiểu gen đồng hợp trội OrOr được liên kết với tính trạng biến dạng sữa đông. Tuy nhiên, những tính trạng ấy còn phụ thuộc vào từng giai đoạn. Hai gen ứng cử viên, CFOr-123 và CFOr-346, được ký hiệu trong sử dụng cơ sờ dữ liệu “Or-gene BAC sequencing”. Những markers này được minh chứng trong quần thể F2 tỏ ra hiệu quả giúp nhà chọn giống phân biệt được cây đồng hợp với cây dị hợp của con lai F2 và BC1F2. Hàm lượng carotenoid cao nhất trong DC 244/ PKVA-1HM theo sau là DC 325/ PKVA-1HM và PA/ PKVA-1HM. Có tất cả 16 dòng con lai đồng hợp tử triển vọng của F2:3 đã được phát triển làm nền tập đoàn giống phục vụ sản xuất vùng nhiệt đới song song với hai marker của gen Or có tính chất co-dominant, điều ày rất cần cho chiến lược sản xuất ra cây cải bông giàu ß-carotene trong chiến lược “biofortification”.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05047-y

 

Gen ZmHSFA2d điều tiết tích cực giúp cây bắp non chống chịu nóng và khô hạn

Nguồn: Yongyan Cao, Chunyu Zhang, Xuanxuan Chen, Tuo Zeng, Hongcheng Wang, Xuye Du, Xun Wu, Bin Zhu & Lei Gu. 2025. ZmHSFA2d positively regulates maize seedling heat and drought tolerance by modulating photosystem protein synthesis.Theoretical and Applied Genetics; October 6 2025; vol. 138; article 266

 

  

ZmHSFA2d giúp cây bắp tăng cường sức chống chịu nóng và khô hạn thông qua làm an toàn được sinh lý cân bằng quang hợp (photosynthesis homeostasis), và biểu hiện gen này làm tăng hoạt trực tiếp bởi ZmbHLH124. Stress do nhiệt độ nóng ảnh hưởng đáng kể đến tăng trưởng và phát triển của cây, năng suất cuối cùng. Tuy vậy, nhiều giống bắp (Zea mays) mang HSFs (heat shock factors) vẫn chưa được định tính. Các tác giả đã cho thấy vai trò của ZmHSFA2d trong tính trạng chịu nóng. Phân tử transcript của gen ZmHSFA2d tăng lên đáng chú ý khi bị “heat shock”. ZmHSFA2d định vị trong nhân và đóng vai trò hoạt hóa trong men (yeast). Dưới nghiệm thức xử lý “heat shock”, cây bắp non biểu thị mạnh mẽ gen ZmHSFA2d có khả năng chịu nóng tốt hơn, nó tăng hoạt tính enzymes có tính chất antioxidant, làm giảm gốc ô xi tự do ROS (reactive oxygen species) và giảm hàm lượng malondialdehyde (MDA) so với đối chứng; tuy nhiên, những ảnh hưởng như vậy đã bị đảo ngược khi knockout gen đích theo hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9. Phân tích RNA-Seq cho thấy sự biểu hiện của những gen này mã hóa những “ribosomal proteins”, bao gồm protein gắn với lắp ghép ribosome và tiến trình dịch mã, đã giảm đáng kể trong cây bắp mang gen ZmHSFA2d-KO. Phân tích số lượng hệ thống proteome chỉ ra rằng so với đối chứng, biểu hiện của những proteins chủ chốt [chlorophyll a/b binding proteins và NAD(P)H dehydrogenase (NDH) complex subunits] trong quang hợp giảm rất đáng kể trong dòng bắp mang gen ZmHSFA2d-KO. Hơn nữa, sử dụng Y1H, EMSA, Dual-Luciferin assays, và maize mesophyll protoplast expression, người ta thấy rằng ZmbHLH124, đáp ứng với cả stress nóng và khô hạn, đã điều tiết kiểu “up” trực tiếp những transcripts của gen ZmHSFA2d. Bổ sung, ZmHSFA2d điều tiết tích cực khả năng chịu hạn của bắp so vối cây nguyên thủy WT, những gen của ribosomal protein của cây bắp mang gen ZmHSFA2d-KO cũng giảm đáng kể khi bị stress khô hạn. Nhín chung, kết quả xác định ZmHSFA2d điều tiết tích cực tính chống chịu nóng và khô hạn của cây bắp thông qua điều chỉnh quá trình hình thành protein. Nghiên cứu góp phần vào sự hiểu biết về vai trò của HSFs trong cơ chế thermotolerance của cây bắp và thu được nguồn vật liệu di truyền phục vụ cải tiến giống bắp cao sản chống chịu nhiều stress cùng một lúc.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05052-1

 

Alen mới (số 8) quy định tính trạng trổ bông có khả năng mở rộng từ lúa indica sang lúa Nhật

Nguồn: Dinh Thi Lam, Yoshiaki Ueda, Hiroki Saito, Ryuji Ishikawa. 2025. A novel allele of Days to Heading 8 promotes heading, potentially widening indica rice adaptation in Japan The Plant Genome; Accepted: 19 September 2025; e70141. https://doi.org/10.1002/tpg2.70141

 

  

 

Thời gian trổ bông là tính trạng cần thiết để cây lúa thích nghi với ngoại cảnh. Giống lúa cao sản loại hình indica (Oryza sativa L.), như IR64, biểu hiện gia đoạn tăng trưởng sinh thực kéo dài. Do vậy, IR64 kém thích nghi với vùng vĩ độ cao, ví dụ như vùng Hirosaki Aomori phía bắn Nhật Bản, nơi ấy độ dài ngày thường kéo dài và stress lạnh xảy ra ở giai đoạn cuối làm trì hoản ngày trổ bông. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành chạy trình tự toàn hệ gen cây lúa AS996, một giống lúa trổ sớm dẫn xuất từ giống IR64 mang gen đích du nhập từ loài lúa hoang Oryza rufipogon Griff. Phân tích di truyền cho thấy alen của AS996 điều khiển “Days to Heading 8” (DTH8) tăng tốc trổ bông 10-14 ngày trên nền di truyền cây lúa IR64. Phân tích trình tự DNA xác định đuôc 1- bp deletion (có mất đoạn 1 bp) trong DTH8 gây ra kết quả dịch khung (frameshift) và một stop codon dừng sớm, giống như kết quả đột biến kiểu loss-of-function của gen này. Phân tích sâu về biểu hiện gen và cấu trúc protein cho thấy sự cắt cụt (truncation) của DTH8 trong giống lúa AS996 dẫn đến sự rối loạn chức năng của gen bởi bải bỏ tương tác của nó với Ghd7, một protein chủ chốt khác điều khiển ngày trổ bông. Chú ý, AS996 vẫn duy trì được ổn định năng suất tại cả Hirosaki và địa điểm phía nam Nhất Bản, như Ishigaki Island. Phân tích trình tự DNA của 378 giống lúa cho thấy haplotype của AS996 có một biến thể mới. Kết quả ghi nhận tiềm năng của alen đột biến loss-of-function của DTH8 có khả năng làm tăng cường tính thích nghi và ổn định năng suất của giống indica ưu việt tại vùng có vĩ độ cao.
Xem https://doi.org/10.1002/tpg2.70141

  

  

Tìm kiếm QTL của kiểu hình “trổ bông sớm” (early-heading). (A) “Fine mapping” gen trổ bông sớm số 8 (DTH8). Kiểu gen của tính trạng màu đen là đồng hợp đối với alen của IR64. Kiểu gen tính trạng màu trắng đồng hợp đối với alen của AS996. Tái tổ hợp xảy ra ở đoạn phân tử màu xám. (B) Tìm kiếm chỉ thị SNP ở trình tự mang mật mã di truyền của gen DTH8.

Ngoài IbMYB1: Phân lập và định tính hai activators MYBs có tính bổ sung anthocyanin: IbMYB2 và IbMYB3, trong cây khoai lang

Nguồn: Jian Wang, Zhuo Chen, Yang Lu, Xiaobei Zhang, Yizhao Chen, Xiangrui Li, Yi Liu, Yonghua Liu, Sunjeet Kumar, Zhixin Zhu, Guopeng Zhu. 2025. Beyond IbMYB1: Identification and Characterization of Two Additional Anthocyanin MYB Activators, IbMYB2 and IbMYB3, in Sweetpotato. Plants (Basel); 2025 Sep 18; 14(18):2896. doi: 10.3390/plants14182896.

 

  

 

Khoai lang biểu hiện sắc tố màu tím rất đa dạng nhờ sự tích tụ anthocyanin. Trong khi nghiên cứu hiện nay về cơ bản các activators MYB thường tập trung vào IbMYB1 trong củ khoai có thịt màu tím, thì sự đa dạng màu sắc ấy còn cho thấy có những activators MYB khác nữa. Người ta đã xác định được trước đó IbMYB2 và IbMYB3 về màu tím của lá khoai lang. Ở đây, tác giá khai thácsự định vị trên nhiễm sắc thể, phylogeny (di truyền huyết thống), và kịch bản tiến hóa của IbMYB1/2/3 thông qua sử dụng 4 hệ gen cây Ipomoea. IbMYB1/2/3 định vị kế cận nhau thành một chùm gen “anthocyanin MYB”, giống như kết quả của lặp đoạn cùng song song (tandem duplications). Tất cả 3 IbMYBs kích thích anthocyanins trong cây thuốc lá và tăng hoạt promoters của những gen chủ chốt điều hành lộ trình anthocyanin: gen IbCHS-D và IbDFR-B. Phẩn tích biểu hiện gen giữa các giống khoai lang khác nhau; kết quả IbMYB1 thống trị màu tím của thịt củ khoai tươi, trong khi, IbMYB2/3 tham gia vào màu lá và màu vỏ củ khoai. Sự biểu hiện mạnh mẽ của IbMYB1/2/3 trong khoai lang kích hoạt rễ xơ màu tím. Transcriptomics của gen IbMYB2-OX rễ xơ cho thấy nó điều tiết kiểu “up” của toàn bộ gen điều hành chu trình anthocyanin. Những phân tử “upregulated transcription factors” có hiệu quả cao là IbMYB27 và IbHLH2. Ảnh hưởng ức chế bởi IbMYB27 có thể giải thích kết quả sắc tố mờ nhạt trong rễ khoai tồn trữ IbMYB2-OX. Vai trò của IbMYB2/3 trong điều tiết siêu nhạy (fine-tuning) về sắc tố tím của khoai lang đã được tóm tắt. Đây là kết quả bổ sung cho nhiều kết quả trước đây về IbMYB1, có giá trị khoa học tốt trong mạng lưới điều hòa anthocyanin vô cùng phức tạp và hỗ trợ tích cực cho cải tiến giống khoai lang có hàm lượng dinh dưỡng cao và phẩm chất thẩm mỹ
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41012047/

 

  

 

Hình: Mức độ tương đồng của trình tự DNA và tìm kiếm vị trí gen đích trên nhiễm sắc thể của gen
IbMYB1, IbMYB2, and IbMYB3.