BẢN TIN KHOA HỌC

 

Tăng cường biểu hiện gen ANNEXIN để chống lại rầy nâu trên lúa “NlAnnexin-like5” như một chiến lược kháng lại độc tố của dịch hại chính

Nguồn:Xiao-Ya Zhang, Shaoqin Li, Comzit Opachaloemphan, Chuan-Xi Zhang, Sheng Yang He, and Yanjuan Jiang. 2025. Augmenting rice ANNEXIN expression to counter planthopper NlAnnexin-like5 as an antivirulence strategy against a major crop pest. PNAS; October 9, 2025; 122 (41) e2505698122; https://doi.org/10.1073/pnas.2505698122

 

  

 

Sâu hại cây trồng là đặc trưng của đe dọa chủ yếu đối với nông nghiệp trên toàn thế giới. Làm rõ những cơ chế phân tử vởi sự xâm nhiễm của sâu hại cây trồng có thể dẫn đến kết quả tìm ra những chiến lược mới quản lý dịch hại, do đó, tăng cường được an ninh lương thực. Rầy nâu (BPH) là đối tượng gây hại rất quan trọng trong sản xuất lúa. Theo nghiên cứu này, tác giả thấy chất bài tiết của BPH như protein nước bọt, độc tố có tên Nilaparvata lugens Annexin-like5 (viết tắt NlANX5), nhắm vào annexins cây lúa, mà chúng được gắn kết được với dòng vận chuyển calcium, cũng như hoạt động của nhiều lộ trình phòng vệ cây lúa. Kiến thức này dẫn đến kỹ thuật khai thác tăng cường sự biểu hiện của các gen mã hóa annexin của cây lúa để làm thất bại chức năng của độc tố NlANX5. Kết quả có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển chiến lược chọn giống có “antivirulence” chống được rầy nâu xâm nhiễm.
Rầu nâu (BPH) đặt ra thách thức và đe dọa lớn đến sản xuất lúa trên toàn thế giới. Một chiến lược kiểm soát gây sức hút dư luận là cơ sở hiểu biết được cơ chế hình thành độc tố của BPH ở mức độ phân tử, rồi thiết kế ra những phương pháp nhằm bất hoạt hóa cơ chế ấy. Protein nước bọt rầu nâu là những đối tượng quan trọng trong việc trung gian tương tác giữa cây lúa và con rầy. Ở đây, tác giả mô tả một vai trò then chốt của protein nước bọt (watery saliva protein), Nilaparvata lugens Annexin-like5 (NlANX5), trong tương tác giữa rầy và lúa. Xử lý “RNA interference” (RNAi) gen NlANX5 làm hiệu suất cho ăn của BPH bị ảnh hưởng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến mức độ sống sót của rây trên cây lúa. NlANX5-RNAi BPH kích hoạt dòng vận chuyển ion nội mạch “calcium” rất nhanh ở tế bào lúa. Những khiếm khuyết về ăn uống và sinh tồn của NlANX5-RNAi BPH có thể được hồi phục trong cây lúa transgenic biểu hiện gen NlANX5. Protein annexin (OsANN) của cây lúa là đích nhắm của NlANX5, bao gồm OsANN2 và OsANN8. Phân tích sâu với NlANX5 và OsANN2 cũng như OsANN8 đều cho thấy NlANX5 dịch chuyển đến OsANN2 và OsANN8 từ màng tế bào cây lúa. Cây lúa có gen đột biến osann2 osann8 siêu nhạy cảm với sự xâm nhiễm của rầy nâu. Trái lại, sự biểu hiện mạnh mẽ của OsANN2 và OsANN8 cho kết quả kháng tốt với BPH. Kết quả phác họa một ví dụ điển hình về việc xác định và việc làm tăng biểu hiện của những mục tiêu vật chủ đối với “virulence effector” chủ lực của rầy nâu như một chiến lược có triển vọng về “antivirulence” để quản lý dịch hại cây trồng.
Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505698122

 

Phân lập gen ứng cử viên gắn liền với tính kháng tuyến trùng sưng rễ đậu nành Heterodera sojae

Nguồn: Heonil Kang, Jiyong Song, Hyoung-Rai Ko, Jae Eun Jo, Ji-Hun Hwang, Yeon-Ki Kim, Soo-Kwon Park, Gyu Tae Park, Tae-Hwan Jun, Bo-Keun Ha, Zenglu Li & Kyung Do Kim. 2025. Identification of candidate genes associated with resistance to Heterodera sojae in soybean. Theoretical and Applied Genetics; October 19 2025; vol. 138; article 278

 

  

 

 

Người ta xác định được QTLs và gen ứng cử viên gắn với tính kháng tuyến trùng Heterodera sojae, sau đó thiết kế được “KASP markers” từ gen ứng cử viên định vị trên nhiễm sắc thể 1 và 18 phục vụ chiến lược MAS (marker-assisted selection).
Tuyến trùng Heterodera sojae là loài tuyến trung có nang mới được phát hiện, chúng ký sinh rễ đậu nành, làm suy giảm tăng trưởng và năng suất. Tuy nhiên, genes gắn liền với tính kháng H. sojae của đậu nành chưa được biết rõ. GWAS (genome-wide association study) được áp dụng để tìm các gen đích điều khiển tính kháng tuyến trùng đã được tiến hành trên tập đoàn đậu nành vó 385 mẫu giống, sử dụng phương pháp Axiom 180 K SoyaSNP array và dữ liệu “whole-genome sequencing”. Mười ba chỉ thị phân tử SNPs được xác định; trong đó có 4 SNPs định vị trên nhiễm sắc thể 1 và 18; được tuyển chọn để phân lập gen kháng ứng cử viên và phát triển chỉ thị phân tử KASP (kompetitive allele-specific PCR) phục vụ đáng giá genotyping hiệu quả hơn. Phân tích haplotype thấy rằng 16 gen ứng cử viên có trong hai “haplotype blocks” kế cận với những SNPs này, gắn kết có ý nghĩa với tính trạng kháng tuyến trùng H. sojae. Chức năng của những gen này được dự đoán trên cơ sở “JGI Plant Gene Atlas”, mà công cụ ấy chỉ ra rằng chúng chỉ biểu hiện đặc biệt ở rễ đậu nành mà thôi. Những chỉ thị KASP phát triển trên cơ sở SNPs có thể được sử dụng để hoàn thiện chiến lược MAS trong chương trình cải tiến giống đậu nành cao sản kháng tuyến trùng H. sojae.
Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05062-z
Phân tích so sánh biểu hiện gen miễn dịch bị kích hoạt từng phần bởi trong giống sắn nhiễm bệnh và kháng bệnh khảm do begomovirus

Nguồn: Bulelani L Sizani, Keelan Krinsky, Oboikanyo A Mokoka, Marie E C Rey. 2025. Comparative analysis of pattern-triggered and effector-triggered immunity gene expression in susceptible and tolerant cassava genotypes following begomovirus infection. PLoS One; 2025 Jun 4; 20(6):e0318442. doi: 10.1371/journal.pone.0318442.

Bệnh khảm virus sắn ở Nam Châu Phi (SACMV) là một trong nhiều siêu vi có tính chất “bipartite begomoviruses” gây bệnh bệnh khảm lá sắn CMD (cassavs mosaic disease). Bệnh này làm giảm năng suất củ sắn (Manihot esculenta Crantz) ở nhiều vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Gen mã hóa protein SACMV DNA-A và DNA-B hoạt động như yếu tố “virulence” gây ra mức độ nghiêm trọng khác nhau của bệnh tùy theo phản ứng của giống cây chủ. Minh chứng gần đây cho thấy khả năng lệ thuộc lẫn nhau của PTI ở màng tế bào (receptor-associated pattern-triggered immunity: PTI); của NLR (nucleotide leucine-rich repeat); của ETI (effector-associated immunity) trong phản ứng miễn dịch của cây sắn. THí nghiệm này nhằm so sánh sự biểu hiện của yếu tố SACMV virulence, và PTI/ETI, trong giống sắn nhiễm bệnh T200 và giống sắn chống chịu bệnh TME3. Biểu hiện của yếu tố SACMV virulence rất khác giữa giống T200 nhiễm SACMV và giống TME3 ở 12, 32 và 67 ngày sau khi chủng bệnh (dpi). Chú ý, khi mới chủng bệnh (12 dpi), biểu hiện trên cây TME3 của AV1 và AC2 virulence factors là gấp 10 lần và 30 lần điều tiết kiểu “down”, theo thứ tự, so với giống nhiễm T200. Kết quả nhiễm bệnh do lưu dẫn (32 dpi) biểu hiện AV1 cũng thấp hơn đáng kể (4 lần) trong giống TME3 so với giống nhiễm T200. Biểu hiện của AC2 (khả năng miễn dịch bẩm sinh của cây chủ), trong khi đó, thấp hơn đáng kể trong cả giống T200 và TME3 lúc 32 ngày sau chủng bệnh (dpi) so với 12 dpi, cũng điều tiết mạnh mẽ kiểu “down” (16 lần) trong TME3 so với T200. TME3 rphục hồi sau 67 sau khi chủng bệnh (dpi) và virus tải vào giảm còn 33%, trong khi giống T200, các triệu chứng khảm và tự tái bản SACMV cao vẫn tiếp diễn. Định tính và so sánh PTI và ETI bị kích hoạt gắn liền với các gen khi cây bị nhiễm SACMV ở giống sắn nhiễm T200 và giống sắn chống chịu/phục hồi tốt TME3 cho kết quả thông qua hỗ trợ của RNA-seq (whole transcriptome sequencing) và phương pháp RT-qPRCR (reverse transcriptase quantitative PCR). Kết quả cho thấy biểu hiện giảm của tín hiệu gắn chặt với PTI và phản ứng các gen khi bệnh SACMV được chủng và dẫn truyền trong mạch (32 dpi) trong các giống sắn thử nghiệm. Sản sinh H2O2 (hydrogen peroxide), một PTI indicator, bị giảm đáng kể ở giai đoạn nhiễm virus điển hình vào lúa 32 dpi. Đồng thờ cũng ở 32 ngày sau chủng bệnh, phiên mã của tín hiệu ETI và các gen phản ứng cũng như sinh tổng hợp SA, đều được điều tiết kiểu “up” vào giai đoạn nhiễm SACMV có tính chất systemic của giống sắn TME3. Kết quả cho thấy SACMV nhắm đến các gen gắn kết với PTI khi bệnh lậy nhiễm qua mạch truyền dẫn ở 32 dpi để lật ngược hệ miễn dịch siêu vi qua trung gian PTI trong cây sắn, giảm ROS. Biểu hiện có tính chất đặc thù gen (differential expression) của gen mã hóa NLR chuyên biệt cũng khác nhau giữa giống kháng và giống nhiễm ở 12, 32 và 67 dpi. Yếu tố SACMV virulence có vai trò quan trọng trong mức độ trầm trọng của bệnh trên giống T200 và TME3.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40465802/

 

Phân tích bên trong loài thuộc chi hồ tiêu đối với tính kháng nấm Phytophthora capsici

Nguồn: Yupeng Hao, Rui Fan, Yongyan Zhao, Ke Nie, Luyao Wang, Ting Zhao, Zhiyuan Zhang, Xiaoyuan Tao, Hongyu Wu, Jiaying Pan, Chaoyun Hao, Xueying Guan. 2025. Intra species dissection of Phytophthora capsici resistance in black pepper.J Adv Res.; 2025 Aug: 74:121-136. doi: 10.1016/j.jare.2024.10.015.

 

  

 

Hồ tiêu, loài cây trồng nhiệt đới có giá trị kinh tế, là nguồn cung cấp gia vị toàn thế giới. Tuy nhiên, tăng trưởng và năng suất hồ tiêu đang đối mặt với nhiều thách thức tậm chỉ bị hủy diệt bởi nấm Phytophthora capsici, dẫn đến cháy rụi dây tiêu (chết nhanh). Việc phân tích nguồn tài nguyên di truyền cây hồ tiêu rất có lợi cho sản lượng toàn cầu. Bao gồm biến dị di truyền của chuỗi trình tự mang mật mã di truyền, khả năng phiên mã, cải biên có tính chất di truyền biểu sinh (epigenetics), mà việc thực hiện hệ phân cấp ảnh hưởng đối với khả năng tự vệ của cây. Tuy nhiên, hiểu biết về nguồn vật liệu di truyền còn hạn chế.
Loài tiêu hoang dại Piper flaviflorum (P. flaviflorum, Pf) là nguồn cung cấp tính kháng này cháy dây tiêu này, trong khi, giống tiêu trồng P. nigrum đều bị nhiễm. Phân tích nguồn gen kháng bệnh của hồ tiêu, sự cải biên chromatin trên H3K4me3 và hệ thống transcriptome của những loài tiêu đã được thiết lập phổ biểu hiện theo “genome wide comparative studies”, được áp dụng với công nghệ CUT&Tag và RNA sequencing.
Các loài tiêu xét theo intraspecies có sự khác khá rõ giữa loài P. flaviflorum và P. nigrum trên cơ sở vùng mang gen (gene body region) dẫn đến có biến thể di truyền tại 5137 gen, bao gồm 359 gen phản ứng với stress sin học và gen điều tiết. P. flaviflorum biểu hiện phản ứng kháng toàn diện hơn đối với nấm Phytophthora capsici theo đặc điểm phiên mã. Phiên mã phản ứng với nấm ký sinh gắn liền một cách có ý nghĩa với sự cải biên histone – cải biên H3K4me3 trong hồ tiêu. Cơ sở dữ liệu thu thập được về biến dị chuỗi trình tự, hoạt động phiên mã và cấu trúc chromatin dẫn đến kết quả lộ trình tạo ra jasmonic acid điều khiển tính kháng bệnh trong loài hoang dại P. flaviflorum. Kết quả cung cấp được một hệ thống đầy đủ để phân định nguồn vật liệu di truyền tinh tế điều khiển tính kháng pathogen của tiêu hoang dại.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39442874/

 

  

 

Khác biệt hệ gen ở vùng phiên mã gen kháng bệnh do nấm Piper flaviflorum.