Tuần tin khoa học 957 (08-15/09/2025)

Thân ngọc trai là nguồn có khả năng truyền dẫn thứ cấp siêu vi khảm làm biến dạng lá đu đủ Carica papaya

Nguồn: Decai Tuo, Die Su, Mengwei Zhao, Pu Yan, Weiqian Xue, Zhengnan Xie, Peng Zhou, Hua Kong, Wentao Shen. 2025. Pearl Bodies as a Potential Source of Secondary Transmission of Papaya Leaf Distortion Mosaic Virus in Carica papaya. Plant Dis.; 2025 Aug; 109(8):1635-1639. doi: 10.1094/PDIS-11-24-2419-SC.

Thân ngọc trai (pearl bodies) là những thân thực phẩm nhỏ, giống hạt ngọc trai được tìm thấy ở  trên bề mặt của nhiều loài thực vật nhiệt đới, cận nhiệt đới, bao gồm đu đủ Carica papaya L., đóng vai trò nguồn thự phẩm dinh dưỡng của arthropods (động vật chân đốt), giúp cây tự vệ chống lai côn trùng phá hại (herbivores). Người ta tiến hành nghiên cứu vai trò của những “pearl bodies” trong hiện tượng tích tụ siêu vi và truyền bệnh của chúng, nhấn mạnh bệnh trên cây đu dủ có thuật ngữ là PLDMV (leaf distortion mosaic virus), mầm bệnh phá hại vườn trồng đu đủ. Phân tích siêu vi của “pearl bodies” từ cây đu đủ nhiễm PLDMV khẳng định rằng có hiện diện của hạt thể của virus, genomic RNA, và coat protein, thông qua “quantitative real-time” phiên mã ngược, biểu hiện sự tích tụ có ý nghĩa RNA của virus. Kết quả cho thấy những pearl bodies hoạt động như những nơi ẩn chứa PLDMV. Xét nghiệm xâm nhiễm bệnh cho thấy những pearl bodies bị vỡ trên cây bệnh truyền bềnh rất hiệu quả PLDMV cho cây khỏe thông qua vết thương cơ giới. Sự mong manh của thân và  bề mặt tế bào của những pearl bodies tạo điều kiện tốt cho sự tách rời của chúng hoặc sự vỡ ra trong xây xát cơ học, phóng thích nguồn virus vào môi trường. Điều này gây ra nguy cơ ô nhiễm có ý nghĩa đối với công cụ nông trại, và người lao động, góp phần vào kết quả truyền bệnh thứ cấp. Nghiên cứu nhấn mạnh đến tầm trong quạn của việc ghi nhận các pearl bodies như một nguồn thường bị bỏ qua (xem nhẹ) trong phát tán siêu vi, làm nổi bật nhu cầu hoặc thao tác cẩn thận  và chiến lược quản lý có mục đích nhằm làm giảm nguy cơ lan truyền bệnh siêu vi trong nông trại đu đủ. Đây là báo cáo đầu tiên của lan truyền siêu vi bằng pearl bodies, cung cấp luận cứ khoa học mới về dịch tễ học virus và quản lý bệnh đu đủ cũng như cây trồng khác có pearl bodies.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40040371/

Phân lập trên toàn hệ gen của thành viên họ “SAM-dependent methyltransferase” và chức năng của gen GmSAMMt30 trong đậu nành (Glycine max) chống chịu mặn kiềm

Nguồn; Wenjing Zhang, Jinqi Yu, Zitian He, Jiaxuan Guo, Changchao Huang, Qingqing Xu, Xianya Dong, Ziyi Yang, Beixi Chen, Cheng Quan, Meiqing Li, Qi Zhang & Jidao Du. 2025. Genome-wide identification of the SAM-dependent methyltransferase members and functional analysis of GmSAMMt30 in soybean (Glycine max) under salt-alkali stress. Theoretical and Applied Genetics; September 4 2025; vol. 138; article 240

Đất kiềm mặn là đe dọa nặng nề trong canh tác đậu nành và năng suất, đậu nành là cây cho dầu quan trọng và thực phẩm chủ lực. Là chất biến dưỡng trung gian, S-adenosyl-l-methionine (SAM) và men gắn liền của nó methyltransferases (SAMMTs) có chức năng cần thiết nhưng chưa được hiểu rõ khi cây phản ứng với stress.

Người ta tiến hành nghiên cứu biểu hiện của họ SAM-depend methyltransferase (SAMMt) trong cây đậu nành. Có 69 GmSAMMt thành viên được xác định chia thành 13 họ phụ với cấu trúc gen như nhau thông qua phân tích di truyền huyết thống. Các thành viên của GmSAMMt gồm cis-acting elements khi cây phản ứng với stress phi sinh học, sự điều hòa hormone, cây tăng trưởng và phát triển. Phân tích biểu hiện mô đặc hiệu cho thấy có 43 thành viên GmSAMMt được xác định với kết quả biểu hiện cao. Phân tích haplotype và quantitative real-time PCR (qRT-PCR) phân lập ra GmSAMMt30 như một gen ứng cử viên đối với stress mặn kiềm. Kết quả xét nghiệm biểu hiện yeast heterologous, so với chủng đối chứng INVScI(pYES2), GmSAMMt30^Hap2 đã tăng cường đáng kể tăng trưởng của “recombinant yeast” khi cây phản ứng với stress mặn kiềm, Trong khi, GmSAMMt30^Hap1 biểu hiện ức chế tăng trưởng liên quan tới GmSAMMt30^Hap2. Trong dòng đậu nành transgenic, rễ tơ, giống có gen GmSAMMt30^Hap2 biểu hiện hiệu suất kiểu hình tốt hơn khi phản ứng với stress mặn kiềm so với K599(pSOY1) – độ héo lá ít hơn và hàm lượng ROS (reactive oxygen species) cũng thấp hơn. Trái lại, dòng giống mang gen GmSAMMt30^Hap1 biểu thị nhiễm nặng với stress mặn kiềm, độ héo lá trở nên nặng hơn và ROS cao hơn so với K599(pSOY1). Do đó, nghiên cứu này đặt nền tảng cho nghiên cứu sâu hơn về tính chống chịu của đậu nành với stress mặn kiềm và ứng dụng cho chọn giống nhờ kiến thức phân tử loài cây họ đậu này.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-04982-0

Phân lập những loci mới quy định protein hạt và hàm lượng dầu trên cơ sở xem xét pangenome của đậu nành thông qua GWAS và phân tích haplotype

Nguồn: Tri D. Vuong, Guangqi He, Haifei Hu, Babu Valliyodan, Dongho Lee, Philipp E. Bayer, William T. Schapaugh, Rene Hessel, David Edwards & Henry T. Nguyen. 2025. Identification of new genomic loci for seed protein and oil content in the soybean pangenome using genome-wide association and haplotype analyses. Theoretical and Applied Genetics; September 1 2025; vol.138; article 237

Pangenome của đậu nành [Glycine max (L.) Merr.] đã và đang được nghiên cứu, cho thấy đây là nguồn tài nguyên vô giá để nghiên cứu SVs (structural variations: biến dị di truyền về kiến trúc), từ đó, người ta phát triển markers khác nhau rất thành công và khai thác được  hiệu quả của GWAS. Trong những SVs markers này, biến dị di truyền có tính chất “gene presence-and-absence variations” (PAVs) đã và đang được phát triển trong hệ gen cây đậu nành, nhưng chưa được áp dụng rộng rải phục vụ phân tích “association”. Ở đây, GWAS và phân tích haplotype được ghi nhận trong tính trạng hàm lượng dầu và protein hạt đậu nành từ hai tập đoàn giống khác nhau, bao gồm hơn 500 mẫu giống đậu nành được đánh giá trên nhiều ruộng thí nghiệm, sử dụng 3 marker datasets,  WGS (whole genome sequence)-single-nucleotide polymorphisms (SNPs), 50 K-SNPs, và PAVs. Những phân tích ấy đã xác định được QTL mới quy định hàm lượng  và dầu, cùng với việc xác nhận những QTL được báo cáo trước đây. Nó bao gồm một QTL được nghiên cứu kỹ trên nhiễm sắc thể 20 và QTL khác trên nhiễm sắc thể 5 cho protein và/hoặc dầu. Quan trọng là, đây là nghiên cứu đầu tiên ghi nhận một locus mới gắn với protein và dầu được mapped trên nhiễm sắc thể số 8. Chú thích di truyền về “gene ontology” và các phổ biểu hiện gen cho thấy được những gen ứng củ viên. Sử dụng “haplotype-based markers” cho kết quả xác định nhiều “haplotype blocks” bao gồm gen ứng cử viên. Trong đó, Glyma.05G243400 trên nhiễm sắc thể 5 và Glyma.08G109900 và Glyma.08G110000 trên nst 8 được xác định như gen đích triển vọng. Những gen này có thể tích hợp với nhau trong chương trình cải tiến giống đậu nành cao sản giàu hàm lượng protein và dầu,  thông qua thuật ngữ “haplotype-based breeding approach”.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05020-9

Biến thiên kiểu hình OC của quần thể con lai FW-RILtại 10 địa điểm thí nghiệm khác nhau (Zhang et al. 2025).

Vai trò điều tiết của gen ZmSTOMAGEN1/2 trong sự phát triển khí khổng cây bắp được minh chứng thông qua  chỉnh sửa gen và phổ biểu hiện metabolome

Nguồn: Juan-Juan Xu, Qing-Yun Chen, Li-Fang Qin, Yuan Liu, You-Zhi Li, Xian-Wei Fan. 2025. The regulatory role of ZmSTOMAGEN1/2 in maize stomatal development is elucidated via gene editing and metabolic profiling. PLOS One; July 14, 2025; https://doi.org/10.1371/journal.pone.0328433

Sự phát triển khí khổng được tiến hành qua trung gian EPIDERMAL PATTERNING FACTORs (EPFs), một họ protein có những peptides được tiết ra bao gồm STOMAGEN/EPFL9 của cây Arabidopsis. Để làm rõ chức năng của STOMAGEN orthologues (gen đồng dạng) trong cây bắp (Zea mays), người ta tạo ra một đột biến “double knockout” của gen ZmSTOMAGEN1 và ZmSTOMAGEN2 nhờ hệ thống CRISPR/Cas9. Phân tích kiểu hình đầy đủ cho thấy đột biến zmstomagen1/2 biểu thị khiếm khuyết trong phát triển khó khổng, đó là mất hoàn toàn khi khổng giữa những tế bào biểu bì trong tập tin loại hình khí khổng và phức không bình thường của khí khổng có tế bào thùy nhỏ. Những tế bào bất thường như vậy có khả năng phát sinh từ sự phân chia không đối xứng thất bại của tế bào mẹ  bảo vệ, cuối cùng ngăn chận sự sự thanh của những phức có chức năng của khí khổng.

Đột biến “double knockout” gen ZmSTOMAGEN1/2  làm giảm sự biểu hiện của gen SPEECHLESS1 (SPCH1), MUTE, SCREAM2 (SCRM2), và STOMATAL DENSITY AND DISTRIBUTION1 (SDD1), làm suy yếu sự khởi nguyên của khí khổng và làm chuyển đổi số phận tế bào của tế bào loại hình khí khổng sớm. Đột biến này làm mật độ khí khổng ít hơn và chỉ số nhỏ hơn, dẫn đến làm suy giảm hiệu suất quang hợp thuần, tốc độ thoát hơi nước, và độ dẫn của khí khổng nhưng làm tăng hiệu quả sử dụng nước (WUE). So với dòng nguyên thủy WT (wild-type) (HiII-A × HiII-B), đột biến zmstomagen1/2 biểu thị những thay đổi đáng kể trong sinh lý học “phytohormone homeostasis” (bảo hòa điều hòa sinh trưởng thực vật). Đó là sự mất cân bằng brassinosteroid metabolite (tăng typhasterol, decreased castasterone) và điều tiết gibberellin đặc hiệu (tăng GA4, giảm GA1). Những rối loạn hormone này cho thấy sự suy yếu quá trình hình thành khí khổng trong đột biến zmstomagen1/2 từ việc gián đoạn nhiễu giữa nhiều hệ thống truyền tín hiệu hormone. Kết quả cho thấy vai trò cực trọng của ZmSTOMAGEN1/2 trong điều tiết số phận tế bào trong khí khổng đặc biệt và cung cấp một chiến lược làm sao tăng cường hiệu quả sử dụng nước (WUE) trong cây bắp bằng thao tác biểu hiện gen ZmSTOMAGEN1/2.

Xem https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0328433

Sơ đồ hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 và tiến trình chuyển nạp.