Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 đối với gen mã hóa starch branching enzyme, SBE2 của hệ gen cây khoai tây, tăng cường hàm lượng tinh bột kháng có lợi cho sức khỏe

 Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 đối với gen mã hóa starch branching enzyme, SBE2 của hệ gen cây khoai tây, tăng cường hàm lượng tinh bột kháng có lợi cho sức khỏe

Nguồn: Sudha Batta, Sundaresha Siddappa, Neha Sharma, Rajender Singh, Reena Gupta, Dinesh Kumar, Brajesh Singh, Ajay Kumar Thakur. 2025. CRISPR-Cas9 mediated editing of starch branching enzyme, SBE2 gene in potato for enhanced resistant starch for health benefits. Genome Editing; Volume 7 - 2025 – (26 November 2025)

Khoai tây là loài cây trồng sinh sản vô tính rất quan trọng, củ khoai tây rất giàu tinh bột kháng. Giống khoai tây có hàm lượng amylose cao chức nhiều tinh bột kháng cung cấp cho người tiêu dùng những lựa chọn lành mạnh hơn. Tuy nhiên, hàm lượng tinh bột kháng này khá thấp trong hầu hết giống khoai tây đang trồng. Trong nghiên cứu, người ta dùng phương pháp đột biến có chủ đích của gen starch branching enzyme2 (SBE2.1 & SBE2.2 isoforms) xử lý các giống khoai tây đang trồng thương mại, giống Kufri Chipsona-I nhờ chỉnh sửa gen theo hệ thống CRISPR-Cas9 để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao. SBE2 là một trong những enzymes chủ chốt trong phản ứng sinh tổng hợp amylopectin, một hợp phần của tinh bột. Hai gen đồng phân, SBE2.1 & SBE2.2, được xử lý đột biến qua hệ thống CRISPR-Cas9 của công nghệ genome editing. Sau khi chuyển nạp gen gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium-mediated, người ta thu được 50 dòng khoai tây chuyển nạp gen đột biến có chủ đích; chúng được nuôi cấy trên môi trường có thuốc cỏ Basta để sàng lọc, hơn 70% cá thể  là phản ứng dương tính với gen bar và gen Cas9. Sáu dòng đột biến, viz. K301, K302, K303, K304, K305, K306, dẫn xuất từ cây sự kiện khác nhau, biểu thị mất đoạn (deletions) và thay đoạn (substitutions) tại các exons đích. Chỉnh sử nhờ CRISPR-Cas9 dòng khoai tây K304 biểu thị cả đột biến “insertion–deletion” (InDel) và đột biến “substitution” của 3 thuộc 4 đích đến thông qua cả hai gen này (SBE2.1 & SBE2.2), do đó, người ta xác định được dòng khoai tây chỉnh sửa gen hiệu quả nhất. Củ khoai tây được thu hoạch của giống đột biến SBE2.1 & SBE2.2 là K304 cho thấy hàm lượng amylose cao nhất (95,91%); hàm lượng tinh bột kháng đạt 8,69 g/100 g. Đánh giá tinh bột bằng X-ray crystallography (XRD) minh chứng một chỉ số thay đổi có tên “crystallinity index” (viết tắt CI%) trong 6 cây sự kiện đột biến so với WT. Hơn nữa, kết quả nghiên cứu ¹H-NMR cho thấy một suy giảm đáng kể của sự vương dài nhánh amylopectin, do đó, mức độ phân nhánh thấp trong khoảng  1,15%–3,66% của dòng đột biến, tương đối giống wild type (5,46%). Kết quả chứng minh sự hữu hiệu của đột biến bằng CRISPR-Cas9 đối với gen quy định tính trạng tinh bột để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao, với tinh bột kháng cao phục vụ sức khỏe cộng đồng người tiêu dùng khoai tây.

Xem https://www.frontiersin.org/journals/genome-editing/articles/10.3389/fgeed.2025.1686412/full

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

 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

Gen IbMYB1-4 điều tiết tích cực tính trạng thân tím của khoai lang và ảnh hưởng đến màu sắc lá thông qua hiệu ứng về lượng của sự kiện biểu hiện gen

 Gen IbMYB1-4 điều tiết tích cực tính trạng thân tím của khoai lang và ảnh hưởng đến màu sắc lá thông qua hiệu ứng về lượng của sự kiện biểu hiện gen

Nguồn: Fang Dong, Yanlan Huang, Wen Dong, Ya Zhang, Shidong Kang, Wei Xiang, Jiawen Yao, Yangcang Gong, Chaofan Zhang, Qiang Li & Daowei Zhang. 2026. IbMYB1-4 positively regulates purple stem and influences leaf color via dosage effect of gene expression in sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.).TAG; January 19 2026; vol. 139; article 40

 Trong cây khoai lang, biến dị di truyền số lượng của sắc tố anthocyanin cho ra một phổ biểu hiện màu liên tục (continuous color spectrum) là nền tảng của khoai lang kiểng (trang trí) và chất lượng dinh dưỡng. Dù ho nhiều nghiên cứu trước đây xác định được biểu hiện của gen IbMYB1 là cần thiết cho sắc tố màu tím trong ngân hàng giống bố mẹ, nhưng gen này có trong rất nhiều bản sao chép với genome đa bội thể, dẫn đến sự phúc tạp về di truyền mà chưa ai hiểu hết được cho đến giờ. Các tác giả đã tìm thấy genome lục bột thể của cây khoai lang có ít nhất 5 bảo sao chép của gen IbMYB1, ký hiệu là IbMYB1-1, IbMYB1-2a/b, IbMYB1-3 và IbMYB1-4. Dòng hóa trình tự gen, bổ sung transgene và kỹ thuật phân tích theo không gian với độ phân giải cao cho thấy rằng: gen chưa được định tính trước đây IbMYB1-4 là gen biểu hiện rất đặc biệt trong vỏ thân cây khoai lang và biểu bì mô lá, ở đó,  nó điều phối nhịp nhàng sự tích lũy có tính chất “differential” (khác biệt theo từng điều kiện) của những đồng phân kiểu monomers hàm lượng anthocyanin khác nhau, kết quả là, trong dây khoai lang thay đổi màu từ tím cho đến gần như màu đen. Kỹ thuật “Yeast one-hybrid screening” được kết hợp với kỹ thuật “dual-luciferase reporter assays” xác định được yếu tố phiên mã bHLH  (IbbHLH2) gắn kết với một motif G-box rất kinh điển trong promoter của gen IbMYB1-4, do vậy, làm tăng sự biểu hiện của gen IbMYB1-4. Quần thể con lai F1 nghịch đảo dẫn xuất từ tổ hợp lai giữa giống khoai ‘Purple_X20’ × ‘X99’  và ‘Black_leaf’ × ‘X99’ biểu hiện sự đồng phân ly rất nghiêm ngặt giữa gen IbMYB1-4 và locus đơn trội Purple (P) mà locus này liên kết với tính trạng màu tím trên thân. Hơn nữa, tính trạng lá có màu tím đen có thể đã và đang được điều tiết bởi một tương tác có tính chất độc lập về lượng giữa P locus và R locus giả định giống như có thể quy định cho sự biểu hiện khác biệt có điều kiện (differential expression) của gen IbMYB1-4. Như vậy, kết quả cung cấp cho chúng ta nguồn vật liệu di truyền mới phục vụ cải tiến giống khoai lang và phát triển được khung lý thuyết cho phát triển theo mục tiêu trong ngân hàng vật liệu giống khoai lang.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-025-05082-9