Elicitor của nấm ký sinh không chuyên tính với cây chủ kích thích tính kháng bệnh đạo ôn nhờ cấu trúc gen OsNAC78-Pir7b trong hệ gen cây lúa

 Elicitor của nấm ký sinh không chuyên tính với cây chủ kích thích tính kháng bệnh đạo ôn nhờ cấu trúc gen OsNAC78-Pir7b trong hệ gen cây lúa

Nguồn: Yunjie Xie, Yuling Lai, Xingqian Wu, Xiangzhen Yu, Jingwen Wei, Mengge Chen, Yongsheng Zhu, Liping Chen, Hongguang Xie, Qiuhua Cai, Huaan Xie, Jianfu Zhang. 2026. A Non-Host Pathogen Elicitor Induces Blast Resistance Mediated by OsNAC78-Pir7b Module in Rice. Plant Cell Environ.; 2026 Mar 29. doi: 10.1111/pce.70500. Online ahead of print.

    Cây lúa biểu biện tính kháng bệnh phổ rộng và kháng bền vững được kích hoạt nhờ những pathigens có tính chất không chuyên biệt với ký chủ (non-host). Những nghiên cứu trước đây tìm ra syringolin A tiết ra bởi vi khuẩn Pseudomonas syringae pv. syringae có thể tăng hoạt sự biểu hiện của gen tự vệ Pir7b trong cây lúa “non-host” (không phải là ký chủ), nhưng cơ chế có tính nguyên nguyên tắc còn mơ hồ. Các tác giả tiến hành nghiên cứu OsNAC78, một protein đóng vai yếu tố phiên mã (TFs) ở nguồn trên của gen Pir7b, có thể tham gia vào chu trình miễn dịch của cây lúa. Thứ nhất, cây lúa chuyển gen OsNAC78 được chủng nấm gây bệnh, Magnaporthe oryzae, kết quả chứng minh OsNAC78 là một protein có vai trò “regulator” (điều tiết) rất tích cực đối với tính kháng đạo ôn. Như vậy, dòng lúa transgenic biểu hiện mạnh mẽ gen đích hoặc do2nglu1a đột biệt knockout gen Pir7b đã được thiết kế trong thí nghiệm này, được đánh giá tính kháng, cho thấy Pir7b có liên quan thực thực sự đến tính kháng bệnh đạo ôn. Sau đó, người ta thiết kế  OsNAC78-Pir7b, mô đun này được tăng hoạt nhờ hoạt động của những promoter của gen OsNAC78 và Pir7b trong nghiệm thức có syringolin A. Hoạt động phiên mã của gen Pir7b bị khóa lại khi không có OsNAC78, như vậy, OsNAC78 là một protein đóng vai điều tiết (key regulator) của biểu hiện gen Pir7b. Người ta tìm thấy syringolin A có thể tăng cường hoạt động để biểu hiện tính kháng mạnh nhất trong dòng lúa nguyên thủy (WT), trong khi, tính kháng yếu nhất trong dòng đột biến Osnac78/pir7b, như vây, chính syringolin A kích thích tính miễn dịch của cây lúa thông qua mô đun OsNAC78-Pir7b. Nguời ta đã khám phá được  syringolin A được tiết ra từ những pathogens không chuyên tính với cây chủ, chúng có thể kích hoạt sự biểu hiện củ yếu tố phiên mã TFs của gen OsNAC78 trong hệ gen cây lúa, sau đó, điều tiết kiểu “up” sự phiên mã ở cận dưới của gen Pir7b, rồi cưới cùng kích hoạt tính kháng bệnh đạo ôn qua tích tụ ROS. Nghiên cứu này chỉ ra rằng làm thế ra để có sự tiết ra của “non-host pathogen” kích hoạt được hệ thống miễn dịch cây lúa, đây là luận điểm khoa học mới trong chiến lược quản lý bệnh cây.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41906318/

Hình 8: Phân tích hệ thống metabolomics không chủ đích của gen pir7bA và NIPA.

Chất vận chuyển đẩy magnesium ra ngoài cần thiết cho phát triển hạt thóc và phẩm chất gạo của cây lúa

 Chất vận chuyển đẩy magnesium ra ngoài cần thiết cho phát triển hạt thóc và phẩm chất gạo của cây lúa

Nguồn: Sheng Huang, Kiyosumi Hori, Naoki Yamaji, Yuma Yoshioka, Min Ning, Yu Nagaya, Takaaki Miyaji, Namiki Mitani-Ueno, Shin-ichiro Inoue, June-Sik Kim, Miho Kashino, and Jian Feng Ma. 2026. A magnesium efflux transporter required for seed development and eating quality in rice. PNAS; April 22 2026; 123 (17) e2536813123; https://doi.org/10.1073/pnas.2536813123

     Magnesium (Mg) là nguyên tố cần thiết cho cả cây trồng và con người. Là loài cây trồng chính, lúa gạo là nguồn cung cấp Mg chính trong ăn uống nhưng cơ chế này chưa được biết rõ về lượng Mg hấp thu vào ngũ cốc. Theo nghiên cứu này, tác giả xác định được “Mg transporter”, OsMGR2, nó định vị  ở màng plasma và có chức năng như một “efflux transporter” (chất vận chuyển đẩy ra) cần cho sự phát triển hạt thóc và phẩm chất cơm. Tùy vào mức biểu hiện của nó, OsMGR2 thực hiện nhiều vai trò; làm dễ dàng chuyển vị từ rễ đến chồi thân Mg, làm trung gian cho vận chuyển Mg từ mạch libe sang mạch gỗ ở lóng thân phục vụ sự phân bố có tính chất ưu ái đến hết hết lá năng động, và xuất Mg từ mô mạch của caryopsis đến hạt.

Là thực phẩm quan trọng của một nửa dân số thế giới, lúa là nguồn thực phẩm cung cấp magnesium (Mg), một chất khoáng quan trọng cho sức khỏe con người. Tích tụ Mg tăng lên trong hạt gạo  gắn liền với tăng phẩm chất cơm. Tuy nhiên, nhưng cơ chế về vận chuyển Mg đến hạt vẫn còn được biết rất ít. Người ta ghi nhận OsMGR2, một thành viên thuộc họ protein Magnesium Release (MGR), rất cần cho tích tụ Mg trong hạt thóc. Gen OsMGR2 mã hóa protein ở màng plasma phân tử “transporter” làm trung gian vận chuyển “Mg efflux”. Gen OsMGR2 biểu hiện một cách thường xuyên và mạnh mẽ trong mô “stele” của rễ lúa, vùng libe của cả bó mạch lớn và bó mạch phân tán ở mắt lóng thân, và  lần theo vết mạch ở noãn trong caryopses. Knockout gen này có kết quả giảm sự chuyển vị rễ đế chồi thân và làm thay đổi sự phân bố Mg đến các cơ quan khác nhau; ít hơn Mg nằm tại là mới nhất thứ hai với nhu cầu Mg nhiều phục vụ cho quang hợp tích cực hơn. Gen lặn đột biến osmgr2 biểu hiện sự giảm tích tụ Mg trong hạt thóc, hạt nhỏ hơn, nhẹ hơn và teo lại, nhưng lại tích tụ cao trong vỏ trấu. Phẩm chất cơm của hạt dòng đột biến giảm đáng kể so với dòng nguyên thủy (WT). Kết quả cho thấy OsMGR2 có nhiều vai trò trong lúa gạo; làm dễ dàng cho chuyển vị Mg từ rễ lên chồi thân, làm trung gian vận chuyển Mg từ mạch libe sang mạch gỗ ở mắt lóng thân phục vụ phân bố theo nhu cầu ưa thích đến hầu hết các lá lúa tích cực quang hợp, và xuất ra Mg từ mô mạch gốc của caryopsis đấn hạt thóc, tiến trinh này cần cho phát triển hạt và phẩm chất cơm.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2536813123

Gen kháng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trong cây lúa: cơ chế phân tử và chiến lược cải tiến giống kháng bệnh cháy bìa lá

 Gen kháng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trong cây lúa: cơ chế phân tử và chiến lược cải tiến giống kháng bệnh cháy bìa lá

Nguồn: Hongrui Jiang, Qina Huang, Changdeng Yang, Yan Liang. 2026. Resistance gene against Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) in rice: molecular mechanisms and breeding strategies for bacterial leaf blight. Front Plant Sci.; 2026 Feb 13: 17:1744367. doi: 10.3389/fpls.2026.1744367.

    Bệnh bạc lá lúa (BLB), do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), là một trong những bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng đe dọa đến sản lượng lúa toàn thế giới. Thập niên gần đây, một loạt các gen kháng bệnh BLB đã được phân lập trong hệ gen cây lúa. Những gen này bao gồm một hệ thống rất phức tạp về phân tử, ví dụ như hoạt động của những phân tử receptors (thụ thể) miễn dịch và các lộ trình truyến tín hiệu tự vệ, mà lộ trình ấy kích hoạt phản ứng miễn dịch của cây lúa để chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh BLB. Vài gen kháng được ứng dụng khá thành công trong cải tiến giống có tính chất phân tử (molecular breeding) để phát triển giống lúa cao sản kháng bệnh. Tuy nhiên, phương pháp chọn giống truyền thống, phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và trực giác của nhà chọn giống, thường giới hạn bởi thời gian và tốc độ lai. Với sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo (AI), sự quan tâm ngày càng tăng việc sử dụng AI để thúc đẩy cải tiến giống lúa kháng bệnh. Tổng quan này tóm lược những hiểu biết hiện nay về cơ chế phân tử tính kháng BLB, tập trung vào những gen kháng chủ lực và vai trò của chúng trong phản ứng tự vệ của cây lúa. Nó còn được khai thác trong chiến lược cải tiến giống nhằm mục tiêu tăng cường tính kháng và đánh giá cơ hội  và thách thức sử dụng công cụ AI vào cải tiến giống lúa kháng bệnh BLB

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41768056/

Hình 1: Cơ chế phân tử của gen được dòng hóa kháng BLB. (Bên trái) Sơ đồ minh chứng tiến trình phân tử chủ yếu của tính kháng liên quan đến gen kháng được dòng hóa. Khi nhận biết pathogen, Xa21 và Xa3/Xa26 ghi nhận luôn AvrXa21 và AvrXa3 để tăng hoạt lộ trình truyền tín hiệu ở cận dưới, theo thứ tự. Các protein TALEs được tiết ra bởi vi khuẩn Xoo xâm nhập vào tế bào cây chủ và gắn kết đặc biệt với promoter của những gen nhiễm và tăng hoạt biểu hiện của chúng (SWEET), do đó, làm dễ dàng cho sự xâm nhiễm. Gen  xa5 điều khiển tính kháng thông qua ghi nhận và chống lại hoạt động của những protein TALEs, khóa lại khả năng của chúng để gây nên biểu hiện của gen nhiễm. Protein R được tăng hoạt bởi TALE proteins, hoạt động của R proteins khởi động phản ứng siêu nhạy cảm (HR), được định tính bởi sự chết nhanh của tế bào. Sự kiện chết tại chổ làm hạn chế mức độ lan rộng của pathogen và hành động như một cơ chế tự vệ hiệu quả. Protein Xa4 tăng cường tổng hợp cellulose để chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn BLB. Lộ trình tín hiệu miễn dịch này được trung gian bởi Xa21, kích hoạt bởi Xoo (bên phải). Nhiều protein găn với XA21, bao gồm XB3, XB10, XB15, XB21, XB24, OsSERK2 có trong điều tiết tình kháng nhờ XA21. Protein XB3 rất cần cho sự tích tụ protein XA21. Khi kích hoạt, XA21 trải qua sự kiện phosphoryl hóa nhờ XB3, protein này kích hoạt sự phóng thích các yếu tố điều tiết tiêu cực, tăng tính kháng bệnh. XB10 tương tác với hình thức bị cắt của XA21, nó chuyển vị “kinase domain” giữa tế bào đến nhân và tăng hoạt phản ứng miễn dịch. XB15 dephosphoryl hóa  protein XA21, do vậy, giảm tính kháng của XA21. Protein XB21, ở trạng thái auxilin, được dự đoán có chức năng trong “endocytosis” qua trung gian clathrin, mô hình hóa miễn dịch nhờ XA21.

Bệnh cháy bìa lá lúa ở Madagascar: nguồn bệnh từ châu Á mới chuyển đến

 Bệnh cháy bìa lá lúa ở Madagascar: nguồn bệnh từ châu Á mới chuyển đến

Nguồn: Ravonantenaina Rabekijana, Harinjaka Raveloson, Alexis Dereeper, Coline Sciallano, Gabriel Boulard, Florence Auguy, Natolotra Rakotonanahary, Herizo Rakotonary, Emilie Thomas, Laurent Brottier, Sebastien Cunnac, Boris Szurek, Mathilde Hutin. 2026. Emergence of Bacterial Leaf Blight of Rice in Madagascar: A Recent Introduction from Asia. Phytopathology; 2026 Apr 28: PHYTO10250336SC. doi: 10.1094/PHYTO-10-25-0336-SC.

     Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây bệnh cháy bìa lá lúa (BLB), gây thệt hại hơn 70% năng suất ở châu Á và Tây châu Phi. Bệnh được mô tả đầu tiên tại Nhật vào năm 1884 và được báo cáo gần đây nhất tại Tây Phi trong thập niên 1970s, BLB gần đây lại xuất hiện ở Đông Phi, với dịch bệnh được ghi nhận tại Tanzania, năm 2019. Đáng chú ý, bệnh được phát hiện lần đầu tiên tại Madagascar trong cùng năm, đây thực sự là mối đe dọa cho an ninh lương thực. Để nghiên cứu nguồn gốc dịch bệnh BLB vào Madagascar, tác giả phân lập 73 chủng nòi Xoo (strains) từ mẫu lá lúa được thu thập giữa năm  2019 và 2023. Số biến thể theo nhiều địa điểm khác nhau được phân tích lập lại về kiểu gen cho thấy có 19 haplotypes hình thành nên một phức dòng hóa đơn (single clonal complex), biểu thị đa dạng thấp và dường như mới vừa nhập vào Madagascar. Để tìm ra biện pháp quản lý dịch bệnh, người ta chia thành nòi IRBB (race) và phân lập bốn gen kháng (Xa8, xa13, Xa21, Xa23) chúng điều khiển tính kháng với các chủng nòi ở Malagasy, trong đó, 19 giống lúa Malagasy được đánh giá là giống nhiễm bệnh. Phân tích dòng lúa đột biến kiểu knockout “SWEET” xác định là các chủng nòi Malagasy dựa trên gen nhiễm OsSWEET11 đối với độc tính đầy đủ. Phương pháp “whole-genome sequencing” và  phương pháp phân tích  effector giống như activator phiên mã của hai chủng nòi cho phép xác định được đồng dạng của PthXo1 dự đoán là kích thích gen OsSWEET11. Phân tích chỉ thị phân tử SNPs về di truyền huyết thống các chủng nòi Malagasy  trong các chủng nòi Á Châu, hầu hết có quan hệ huyết thống rất gần với chủng nòi Ấn Độ. Chủng nòi Malagasy không xếp nhóm được với chủng nòi Xoo của Tanzania, như vậy, chúng xâm nhiễm vào một cách độc lập. Nhìn chung, kết quả chứng minh được BLB ở Madagascar là kết quả du nhập bệnh từ châu Á, xác định có gen kháng bệnh hiệu quả để khai thác trong lai tạo giống.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41621098/