Nghiên cứu OMICS tích hợp và làm rõ chức năng của gen StGDPD1 cây khoai tây – một regulator trung tâm của tính trạng chịu mặn

Nguồn: Han Xue, Yang Ruijie, Zhang Wenjing, Liu Jidong, Du Xinyue, Zhang Lili & Shi Ying. 2026. Integrated omics and functional validation identify StGDPD1 as a central regulator of salt stress tolerance in potato. Theoretical and Applied Genetics; January 12 2026; vol. 139; article 33

Đất nhiễm mặn đang đặt ra cho chúng ta nguy cơ lớn cho năng suất cây trồng toàn cầu, đặc biệt là nhóm cây trồng nhạy cảm với mặn như khoai tây (Solanum tuberosum L.). Tuy nhiên, cơ chế di truyền và biến dưỡng của khoai tây đối với tính chống chịu mặn vẫn còn được biết rất ít. Ở đây, tác giả tiến hành thực hiện việc sàng lọc thủy canh 10 giống khoai tây trong điều kiện xử lý NaCl và xác định được giống Dongnong 303 (DN303) là giống khoai tây chịu mặn tốt. Kết quả phân tích sinh lý cho thấy giống DN303 duy trì được sự tẳng trưởng của rễ và biểu hiện hoạt tính antioxidant gia tăng và tích tụ chất bảo vệ tính thẩm thấu trong điều kiện xử lý mặn. Tích hợp kết quả phổ biểu hiện transcriptomic và metabolomic cho thấy biến dưỡng glycerophospholipid, carbohydrate và sự điều tiết redox là trung tâm của phản ứng mặn của giống khoai tây DN303. Chú ý, gen StGDPD1 mã hóa glycerophosphodiester phosphodiesterase, điều tiết theo kiểu up rất mạnh mẽ trong điều kiện xử lý mặn, kết quả gắn liền với sự tăng lên của hàm lượng glycerol-3-phosphate (G3P), một cơ chất biến dưỡng có trong lập trình màng lipid và điều tiết thẩm thấu. Nghiên cứu chức năng gen cho thấy sự biểu hiện mạnh mẽ gen StGDPD1 làm tăng kết quả chịu mặn, trong khi, dòng khoai tây đột biết knockout nhờ CRISPR-Cas9 rất nhạy cảm với stress mặn, giảm hàm lượng G3P và chức năng bảo vệ antioxidant kém đi. Kết quả xác định StGDPD1 là một regulator chủ chốt của tính trạng chịu mặn của cây khoai tây và nhấn mạnh rõ tầm quan trọng của lộ trình biến dưỡng lipid giúp cây thích nghi với stress phi sinh học. Kết quả cung cấp nền tảng kiến thức động học và gen ứng cử viên phục vụ cải tiến giống khoai tây cao sản chịu mặn.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05131-3

Xác định và minh chứng QTL mới, ổn định điều khiển tính kháng bệnh “Gibberella stalk rot” trong giống bắp cận giao KA105

Nguồn: Zhichao Zhang, Yao Yu, Dingfang Zhang, Ruiyu Zhang, Pizhou Wu, Zhe Wang, Jie Yang, Chuanyu Ma, Jiquan Xue & Qin Yang. 2026. Identification and validation of novel and stable QTL for Gibberella stalk rot resistance in maize inbred KA105. Theoretical and Applied Genetics; January 13 2026; vol. 139; article 35

Bốn QTLs mới kháng ổn định bệnh thối thân (Gibberella stalk rot) đã được phân lập trong hệ gen cây bắp và được minh chứng. QTL chủ lực là qGSR_8.08 được fine-mapped ở vùng 1.34 Mb.

Gibberella stalk rot (GSR: bệnh thống thân bắp) là bệnh do nấm đe dọa rất đáng kể đến sản lượng bắp trên thế giới. Cho dù có nhiều QTL được tìm thấy gắn liền với tính kháng bệnh này đã được xác định, những chỉ có một ít QTL được minh chứng và được “fine-mapped”.

KA105 là dòng bắp cận giao, ưu việt được trồng phổ biến ở vùng khô hạn và bán khô hạn của Trung Quốc. Dòng bắp này biểu hiện tính kháng cao với nhiều bệnh hại.

Người ta tiến hành phân tích quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) dẫn xuất từ cặp lai giữa KA105 và KB204; rồi tiến hành đánh giá tính kháng bệnh GSR tại 4 điểm thí nghiệm, đánh giá kiểu gen thông qua bộ chỉ thị phân tử SNPs bào gồm 61.282 markers. Có 20 GSR QTL được xác định: 11 QTLs mới và kháng ổn định; 13 QTLs là những alen thuận lợi di truyền từ KA105. Ảnh hưởng kiểu hình của 4 QTL mới, ổn định có phổ tác động rộng, qGSR_5.05, qGSR_5.09, qGSR_8.08, và qGSR_10.06, được minh chứng trên ruộng thí nghiệm trồng quần thể dòng con lai gần như đẳng gen (NILs) được phát triển từ quấn thể HIFs (heterogeneous inbred families: các họ bắp cận giao dị hợp). Alen dẫn xuất từ giống KA105 làm giảm đáng kể chỉ số gây bệnh trầm trọng disease (DSI) 15.20–52.02% so với các dòng có mang alen của KB204 tại các loci này. Chồng gen của nhiều QTL, đặc biệt là qGSR_5.05, qGSR_5.09, qGSR_8.08, và qGSR_10.06, làm tăng cường có ý nghĩa tính kháng bệnh thối thânvà giảm sự thất thoát năng suất trong con lai F₁ ở điều kiện thí nghiệm ngoài đồng. qGSR_8.08 được tiến hành “fine-mapped” ở đoạn phân tử có kích thước vật lý 1.34 Mb, kháng nhiều loại bệnh bao gồm Gibberella stalk rot, Gibberella ear rot, và Fusarium ear rot. Kết quả nghiên cứu cung cấp luận điểm khoa học rất giá trị làm nền tảng di truyền tính kháng bệnh thối thân; chứng minh được khả năng của chỉ thị phân tử trong chồng gen (tích hợp gen) làm gia tăng tính kháng bệnh.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05142-0

Phân tích GWAS và hệ transcriptome của gen OsCBP606 – mẫn nhiễm với bệnh đạo ôn thông qua calmodulin trong cây lúa

Nguồn: Zhikai Han, Wenyu Lu, Shengyi Chen, Qiwei Huang, Huabin Xie, Chengye Sun, Jiayang Li, Renhui Li, Xiaodi Zou, Wenjie Zhou, Danhong Wei, Chun Chen, Tao Guo, Jiafeng Wang. 2026. Genome-Wide Association and Transcriptome Analyses Identify OsCBP606 as a Calmodulin-Mediated Susceptibility Gene to Magnaporthe oryzae in Rice. Rice (N Y); 2026 Jan 9. doi: 10.1186/s12284-025-00873-6.

Bệnh đạo ôn lúa, do nấm Magnaporthe oryzae, là một trong những bệnh gây thiệt hại lớn nhất trên toàn thế giới. Xác định được những QTLs hoặc gen R mới điều khiến tính kháng bệnh này là vô cùng cấp thiết để phát triển giống lúa cao sản kháng bệnh bền vững. Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành phân tích GWAS (genome-wide association study) để xác định QTLs gắn với tính kháng đạo ôn, cơ sở dữ liệu kiểu hình và kiểu gen được thu thập từ tập đoàn có 236 mẫu giống.

Có tất cả QTLs quan trọng liên kết với tính kháng bệnh đạo ôn được phân lập trên nhiễm sắc thể 1, 5, 6, 7, 10, và 12. Bón QTLs chính (qMZ6.1, qMZ7.1, qMZ10.1, và qMZ12.1) là những contributors chủ chốt đến tính kháng bệnh. THống qua kết hợp phân tích gen biểu hiện DEG (differential expression genes) và chú thích di truyền các gen dự đoán trong khu vực qMZ12.1 trên cơ sở kết quả haplotype và kiểu hình đánh giá với bệnh, người ta xác định được OsCBP606, gen mã hóa protein có tên là “calmodulin”, đây là gen ứng cử viên trong vùng qMZ12.1. So sánh với cây lúa “wild-type”, cây bị knockout gen OsCBP606 biểu hiện tính kháng tăng, trong khi cây mang gen OsCBP606 biểu hiện mạnh thì tăng tính nhiễm bệnh. Kết quả nhấn mạnh được vai trò tích cực của OsCBP606 trong điều tiết phản ứng miễn dịch cây lúa, một mục tiêu đầy tiềm năng cho chương trình cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41511654/

Hình: Phân tích GWAS tính trạng kháng bệnh đạo ôn của tập đoàn 236 mẫu giống lúa.

Kỹ thuật di truyền kích hoạt từ nguồn bệnh để tăng cường tính kháng bệnh kháng mốc sương cà chua

Nguồn: Jie Huang, Alice Penrose, Laura Ossorio Carballo, and Renier A. L. van der Hoorn. 2026. Pathogen-inspired engineering of plant protease enhances late blight resistance. PNAS; January 9 2026; 123 (2) e2524700123; https://doi.org/10.1073/pnas.2524700123.

Kỹ thuật di truyền trong cải tiến giống cây trồng kháng bệnh hại chính là một chiến lược quan trọng của an ninh lương thực toàn cầu. Ở đây, tác giả thao tác di truyền protease C14 miễn dịch trong cây cà chua sao cho trở nên ít nhiễm hơn đến ức chế được  bệnh nhờ cystatin-like inhibitor - những inhibitors protease của cysteine proteases (EpiCs) được tiết ra bởi oomycete của nấm Phytophthora infestans, gây bệnh mốc sương; chứng minh được thao tác di truyền C14 (eC14) làm tăng tính miễn dịch với pathogen.

Quan trọng là, thao tác di truyền này được có từ nguồn cảm hứng khi xác định hai proteases (Pain1 và Pain2) tiết ra do nấm P. infestans góp phần gây độc tính, làm giảm tính nhiễm với ức chế EpiCs (cysteine proteases). Do đó, pathogen tránh được hiện tượng tự ức chế (self-inhibition) có thể làm nguồn cảm hứng cho canh tác

Apoplast là một lĩnh vực quan trọng của tương tác giữa ký chủ và ký sinh. Oomycete của nấm gây bệnh mốc sương Phytophthora infestans, là một ví dụ điển hình, tiết ra inhibitor “cystatin-like protease” viết tắt là EpiC1 và EpiC2B đè nén C14, một protease miễn dịch giống như papain tiết ra từ cây cà chua. Ở đây, tác giả thấy rằng nấm P. infestans cũng tiết ra hai papain-like proteases tkhác nhau có tên là Pain1 và Pain2, chúng kích hoạt một cách tích cực trong phiên mã trong giai đoạn nhiễm bệnh vào cây. Cả hai Pains này đều tăng hoạt sự xâm nhiễm của nấm  P. infestans, nhưng không, nếu các gốc xúc tác của chúng bị đột biến. Nổi bậc hơn hết là, EpiC1 và EpiC2B ưu tiên ức chế C14 của cà chua hơn là tự sản sinh ra Pains, như vậy, có nghĩa là chúng đồng tiến hóa với Pains để tránh hiện tượng tự ức chế (self-inhibition). Để bắt chước tính chất tránh được ức chế như vậy bởi EpiCs, tác giả tiến hành thao tác di truyền C14 (eC14) với bảy gốc Pain1 mà chúng có khả năng làm xáo trộn EpiCs–C14 interface (giao diện EpiCs-C14). Chính eC14 này ít mẫn cảm ức chế bởi EpiCs và làm tăng cường tính kháng với sự xâm nhiễm của nấm P. infestans. Chiến lược ấy chứng minh phương pháp tiếp cận protein lấy cảm hứng từ nguồn bệnh, phương pháp ấn có thể làm tăng tính kháng của cây đối với pathogens.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2524700123

Nguồn: https://iasvn.org/tuan-tin-khoa-hoc-976-19-2512026