BẢN TIN KHOA HỌC

 

Tính kháng phổ rộng đối với thuốc cỏ ức chế ALS của cây lúa thông qua hệ thống CRISPR/Cas9-Mediated NHEJ

Nguồn: Chao Ouyang, Xiongxia Jin, Huimin Zhao, Silan Chen, Guangmiao Zhao, Dan Li, Wei Liu, Xiuying He, Yongzhong Wu, Jing Yang & Baoguang An. 2025. Generating Broad-Spectrum Resistance to ALS-Inhibiting Herbicides in Rice by CRISPR/Cas9-Mediated NHEJ. Rice volume 18, Article number: 86 (2025); Published: 03 October 2025

Thuốc diệt cỏ là một trong những nội dung của nông nghiệp hiện đại, nhưng kèm theo đó là thách thức ví dụ như tính kháng của cỏ dại và các yếu tố luân canh đòi hỏi phải phát triển nguồn vật liệu di truyền kháng thuốc cỏ. Nghiên cứu này tập trung vào ALS (acetolactate synthase), một enzyme then chốt nhắm đến nhiều loại hình thuốc cỏ khác nhau. Thông qua hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 có tính chất “non-homologous end joining” (NHEJ) và thông qua sự kết hợp với tuyển chọn nguyên giai đoạn (whole-stage selection), tác giả phát sinh đột biến có chủ đích gen OsALS trong cây lúa loại hình indica và xác định được đột biến mới có tính chất “in-frame” (dịch khung) tại vị trí P171 và S627, theo thứ tự.

Sơ đồ của trình tự đích trong gen OsALS và trong vector pYLCas9H-ALS.

Trong đó, có một đột biến ở vị trí P171, đột biến có tính chất “triple” P171T/R172G/M174L (ALS-TM) liên quan đến tính kháng phổ rộng đối với thuốc cỏ Imidazolinones Pyrimidinylthiobenzoates Sulfonylaminocarbonyltriazolinones và Sulfonylureas. So với cây lúa chưa đột biến WT (wild-type), ALS-TM biểu thị gấy 1153 lần kháng cao hơn đối với imazethapyr (IMT) so với cây WT xét theo giá trị GR50 (herbicide dose gây ra suy giảm tăng trưởng 50%), với ức chế tối thiểu cho tăng trưởng là 10lần so với nghiệm thức IMT. Xét nghiệm enzymecho thấy ALS-TM duy trì được hiệu quả xúc tác trong khi giảm đi sự kết gắn với thuốc cỏ, điều này minh chứng tính kháng biểu hiện ở mức độ protein. Kết quả ngoài đồng cho thấy đột biến ALS-TM duy trì tính trạng nông học cần thiết ngay cả khi phun IMT, như vậy, không có ảnh hưởng suy năng suất (no yield penalty). Bên cạnh đó, những đột biến ALS được minh chứng là những markers hiệu quả trong tuyển chọn dòng con lai chuyển gen, cho phép kết quả chuyển nạp thành công trong cây lúa dưới những hệ thống tuyển chọn khác nhau. Kết quả chỉ ra rằng ALS-TM còn có thể đóng vai trò như một công cụ đáng tin cậy phục vụ nghiên cứu cơ bản, làm dễ dàng hơn cho tuyển chọn và xác định dòng vật liệt transgenic trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu này cung cấp một biện pháp mạnh mẽ để tạo ra được vật liệu giống lúa kháng thuốc cỏ và làm nổi bật tiềm năng của phương pháp “CRISPR-mediated NHEJ” tạo những đột biến chủ đích có tính kháng mới.

 

  

Xem https://thericejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s12284-025-00845-w

 

Ge kháng bệnh bạc lá lúa mới Xa50(t) có trong locus Xa4 điều khiển tính kháng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae của cây lúa.

Nguồn: Man Li, Muhammad Sohaib Shafique, Houyu Zhou, Jialu Wang, Yapei Liu, Chunlian Wang, Zhonghua Wang, Zhiyuan Ji. 2025. A new bacterial blight resistance gene Xa50(t) in the Xa4 locus confers resistance against Xanthomonas oryzae pv. oryzae in rice. Front Plant Science; 2025 Aug 29: 16:1657476. doi: 10.3389/fpls.2025.1657476.

 

  

 

Bệnh bạc lá (BB), do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), dẫn đến kết quả năng suất lúa bị thiệt hại nặng. Chọn giống lúa kháng bệnh là phương pháp tiếp cận bền vững nhằm giảm thiểu tác động của bệnh. Theo kết quả nghiên cứu, một gen kháng mới có tên là Xa50(t), được phân lập thành công trong dòng lúa CX315. Phân tích di truyền cho thấy tính kháng bệnh BB này do một gen trội điều khiển, tạm đặt tên là Xa50(t), biểu hiện kháng phổ rộng và kháng mạnh với nhiều chủng noi2i (strains) của Xoo. Người ta sử dụng quần thể con lai F2 từ cặp lai giữa CX315 và IR24, Xa50(t) được “fine-mapped” ở vùng có kích thước phân tử 147.7 kb định vị trên vai dài của nhiễm sắc thể 11 giữa hai marker kế cận là InDel markers M11-588 và M11-602. Phân tích biểu hiện gen cho thấy có 3 gen ứng cử viên thuộc 13 khung đọc mã ORFS (open reading frames) được dự đoán là vùng ứng cử viên. Gen ORF5 và ORF9 (Xa4), mã hóa protein “wall-associated kinase” còn gọi là WAK-like protein. Gen ORF13 mã hóa “receptor-like kinase protein”, chúng được điều tiết theo kiểu “up” trong cây lúa CX315 sau khi cắt chủng vi khuẩn Xoo. Trong khi đó, ORF9 được dự đoán có mã di truyền của gen kháng Xa4, tiến hành knockout bằng CRISPR/Cas9 gen Xa4 đã không xóa bỏ được tính kháng của Xa50(t) trong cây lúa CX315, như vậy, Xa50(t) gắn liền với tính kháng theo kiểu bổ sung cho nhau. Phân tích hệ transcriptome cho thấy rằng phản ứng với stress do ô xi hóa và xem xét lộ trình truyền tín hiệu miễn dịch đề tỏ ra rất nhiều trong cây lúa CX315 ở 48 giờ sau khi chủng bệnh. Do đó, những phát hiện này làm nổi bật tiềm năng của gen Xa50(t) – một nguồn di truyền đáng giá để cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh BB, số liệu transcriptome cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính kháng bệnh BB ở mức độ phân tử.
Xem https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12427036/

 

  

 

 

Kết quả “fine mapping” gen Xa50(t) trên nhiễm sắc thể 11

 

Yêu tố phiên mã WRKY, SlWRKY75, điều tiết tích cực tính kháng của cây cà chua (Solanum lycopersicum L.) đối với vi khuẩn Ralstonia solanacearum

Nguồn: Na Chen, Lingzeng Lv, Lian Duan, Jiajun Wu, Qin Shao, Xiaopeng Li, Qineng Lu. 2025. A WRKY transcription factor, SlWRKY75, positively regulates tomato (Solanum lycopersicum L.) resistance to Ralstonia solanacearum. Frontiers in Plant Science; Accepted: 15 Oct 2025.

 

  

 

WRKYs là họ gen độc đáo của nhiều yếu tố phiên mã đặc thù của thực vật. Nghiên cứu minh chứng được những yếu tố phiên mã WRKY có vai trò vô cùng quan trọng trong điều tiết sự tăng trưởng và phát triển của cây cũng như phản ứng với stress sinh học và stress phi sinh học. Tuy nhiên, vai trò của họ protein WRKY trong điều tiết tính kháng của cây cà chua (Solanum lycopersicum L.) đối với bện héo rủ vi khuẩn do Ralstonia solanacearum gây ra, vẫn còn chưa rõ. Kết quả trước đây cho thất vi khuẩn R. solanacearum điều tiết mạnh mẽ theo kiểu “up”, biểu hiện SlWRKY75 trong cây cà chua. Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành định vị tế bào (subcellular) xem xét SlWRKY75 định vị trong nhân, trong khi đó, xét nghiệm hoạt động phiên mã cho thấy SlWRKY75 có tác động như một “activator” phiên mã. Muốn nghiên cứu chức năng của SlWRKY75, người ta tạo ra dòng cà chua transgenic biểu hiện mạnh mẽ gen đích. Sau khi chủng vi khẩun Ralstonia solanacearum, cây biểu hiện mạnh mẽ SlWRKY75 thể hiện tính kháng có ý nghĩa so với cây đối chứng. Điều này tăng cường được tính kháng bệnh được hỗ trợ bởi nhiều “indicators” có tính chất sinh lý và phân tử: cây cà chua transgenic tăng trưởng tốt hơn, hoạt tính được nâng cao hơn của những enzyme chu chốt có tính chất “antioxidant”, tăng tích tụ jasmonic acid (JA), và “upregulation” các gen có trong hệ thống sinh tổng hợp JA và truyền tín hiệu. Cây cà chua biểu hiện mạnh mẽ SlWRKY75 còn cho thấy giảm mức độ của hydrogen peroxide (H2O2), superoxide anion (O2–), và salicylic acid (SA), giảm biểu hiện của tổng hợp SA và gen có liên quan đến truyền tín hiệu. Khi knocking out gen SlWRKY75 thông qua CRISPR/Cas9 cho kết quả ngược lại hoàn toàn. Xét nghiệm “yeast two-hybrid” (Y2H) và xét nghiệm “co-immunoprecipitation” (Co-IP) đã xác định được có một tương tác giữa SlWRKY75 và SlMYC2, trong đó, SlWRKY75 kết gắn với “W-box element” tại vùng promoter SlMYC2 và làm tăng sự biểu hiện của nó. Kết quả cho thấy yếu tố phiên mã SlWRKY75 điều tiết tích cực tính kháng của cây cà chua với bệnh héo vi khuẩn nhờ tăng cường hoạt tính của hệ enzyme “antioxidants” và enzyme kháng bệnh, điều tiết dược tín hiệu JA và SA, điều khiển được sự kiện homeostasis của ROS (reactive oxygen species). Kết quả này không những làm rõ mô đun điều tiết mới SlWRKY75-SlMYC2 làm bật mở tín hiệu hormone signaling và bảo vệ miễn dịch có tính chất antioxidant, mà còn nhấn mạnh khản năng của SlWRKY75 như một nguồn gen đáng giá phục vụ cải tiến giống cà chua cao sản kháng bệnh héo rủ vi khuẩn.
Xem https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0237018

 

Ứng dụng “DArTseq-based silicoDArT” và “SNP markers” nghiên cứu đa dạng di truyền và kiến trúc quần thề cây điều bản địa ở Kenya (Anacardium occidentale L.)

Nguồn: Dennis Wamalabe Mukhebi, Pauline Wambui Gachanja, Diana Jepkoech Karan, Brenda Muthoni Kamau, Pauline Wangeci King'ori, Bicko Steve Juma, Wilton Mwema Mbinda. 2025. DArTseq-based silicoDArT and SNP markers reveal the genetic diversity and population structure of Kenyan cashew (Anacardium occidentale L.) landraces. PLoS One; 2025 Jan 31; 20(1):e0313850. doi: 10.1371/journal.pone.0313850.

 

  

 

Điều (Anacardium occidentale L.) là loài cây trồng quan trọng trên thế giới cho quả ăn được, cho hạt có giá trị kinh tế và chế biến công nghiệp. Vùng canh tác điều rất nhạy cảm về hệ sinh thái tại bờ biển của nước Kenya hiện chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ ngày càng nóng, khô hạn, ngập lũ, và sự dịch chuyển của lượng mưa hàng năm. Những thay đổi này tác động xấu đến tăng trường bởi làm thay đổi mùa trổ bông, làm tăng rủi ro do sâu bệnh hại điều, thất thoát sau thu hoạch, làm giảm năng suất điều và là cây cây hàng loạt. Điều này ngày tệ hại hơn do thời gian cây trẻ (juvenile phase) bị kéo dài, tính dị hợp cao, thiếu tương quan giữa các tính trạng, tán cây trưởng thành lớn, và nguồn tài nguyên di truyền không đầy đủ. Lần đầu tiên, người ta áp dụng công nghệ “Diversity Array” (DArT) để xác định “DArT” (silicoDArT) và các chỉ thị phân tử SNPs (single nucleotide polymorphisms) nhằm hiểu rõ hơn hệ gen cây điều ở Kenya. Mẫu lá điều được thu thập tại quận Kwale, Kilifi và Lamu năm dọc theo ven biển của Kenya; sau đó người ta tiến hành tách chiết DNA. Những “libraries” được chọn; người ta tiến hành giải trình tự bằng Hiseq 2500 Illumina sequencer, và những SNPs biểu hiện theo “DarTsoft14”. Có tất cả 27.495 silicoDArT và 17.008 chỉ thị SNP được ghi nhận, trong đó, 1340 silicoDArT và 824 SNP markers wđược sử dụng để phân tích và sàng lọc di truyền, với > 80% tỷ lệ gọi, > 95% khả năng tái tạo, chỉ số PIC (polymorphism information content) ≥ 0.25 và chỉ có một >0.25. Những “silicoDArT và SNP markers” này có giá trị PIC mang ý nghĩa thống kê “0.02-0.50” và “0.0-0.5”, với mức độ “allelic richness” biến thiên từ 1,992 đến 1,994 đối với “silicoDArT”; từ 1,862 đến 1,889 đối với SNP markers. Mức độ dị hợp quan sát và giá trị kỳ vọng trong thống kê đạt 0.50-0.55 và 0.34-0.37, 0.56-0.57 và 0.33 cho cả silicoDArT và SNP markers, theo thứ tự. Hiểu biết rõ hệ gen cây điều thông qua SilicoDArT và SNP markers rất cần thiết phục vụ cho cải tiến giống điều về năng suất và phẩm chất hạt điều, làm tăng tính kháng hoặc tính chống chịu của cây điều với stress sinh học và phi sinh học. Đậy là tổng quan về đa dạng giống điều bản địa của Kenya và chứng minh được hệ thống DArT là công cụ đáng tin cậy phục vụ nghiên cứ hệ gen cây điều cũng như cải tiến giống điều.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39888943/

 

  

 

Chùm gen (đỏ, xanh blue và xanh green) của 92 mẫu giống điều bản địa biểu hiện theo cơ sở: (A) theo kết quả silicoDArT; và (B) theo kết quả chỉ thị phân tử SNP.