Gen kháng bệnh đạo ôn lúa Pita2 – cách tiếp cận mới

 Gen kháng bệnh đạo ôn lúa Pita2 – cách tiếp cận mới

Nguồn: Xiuli Meng, Gui Xiao, Mary Jeanie Telebanco-Yanoria, Paolo Miguel Siazon, Jonas Padilla, Rina Opulencia, Joseph Bigirimana, Georges Habarugira, Jun Wu, Mingyang Li, Baohua Wang, Guo-Dong Lu, Bo Zhou. 2020. The broad-spectrum rice blast resistance (R) gene Pita2 encodes a novel R protein unique from Pita. Rice (NY) 2020 Mar 13; 13(1):19.

Bệnh đạo ôn lúa  được xem là đối tượng dịch hại gây tổn thất lớn cho sản xuất lúa trên toàn thế giới. Phát triển giống kháng là chiến lược có hiệu quả kinh tế tốt nhất. Một chùm gen kháng (R) trên nhiễm sắc thể 12 bao gồm Pita, Pita2 và Ptr được nghiên cứu hơn một thập kỷ qua. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa các gen R này vẫn chưa được biết rõ. Người ta tiến hành so sánh phổ kháng bệnh bởi Pita2 và Pita thông qua trắc nghiệm các dòng MLs (monogenic lines) trong bốn điểm nóng của dịch bệnh tại Philippines và Burundi, năm 2014 - 2018. Thành phần phản ứng với bệnh khác nhau giữa 2 nước. Gen Pita2  có tính kháng ngoài đồng (field resistance) khá nổi bật. Xét nghiệm cơ sở phát sinh bệnh (pathogenicity) với 328 mẫu phân lập là đơn bào tử (single-spore isolates) trong nhà kính; kết quả hoạt động gen IRBLta2-Re đối với gen Pita2 cho biểu hiện tính kháng bệnh phổ rộng hơn gen Pita. Kết quả rough mapping và fine mapping đều khẳng định Pita2 có trong quần thể F₂ và F₃ từ tổ hợp lai IRBLta2-Re [CO] và CO 39, với 4344 dòng con lai, để phân định gen Pita2 trong quãng giữa chỉ thị phân tử 12 g18530 và 12 g18920 nằm khá xa tâm động, trên NST12. So sánh chuỗi trình tự các markers với trình tự gốc của IR64, mang gen Pita2 đã minh chứng được nhờ phân tích di truyền, phân định rạch ròi vị trí những gen ứng cử viên trong đoạn phân tử có kích thước 313 kb. Hai đột biến của Pita2 mang tính ức chế trong vùng gen đích Pita2 đã được xác định trong báo cáo này. Phân tích trình tự có tính chất so sánh của hai thể đột biến cho thấy từng alen riêng biệt đều có một nucleotide thay thế một một vị trí khác nhau nào đó, dẫn đến đột biến nonsense và đột biến missense qua sản phẩm protein LOC_Os12g18729. Trái lại, không có đột biến trong chuỗi trình tự bị mất đoạn của những gen ứng cử viên khác, chỉ ra rằng đột biến của LOC_Os12g18729 phản ánh đột biến kiểu loss of function của gen Pita2. Gen Pita2 mã hóa một protein R mới rất độc đáo, khác với Pita, mang tính đồng nhất một cách chính xác với gen Ptr  được dòng hóa trước đây. trên cơ sở kết quả phân tích gen kháng của những giống lúa khảo nghiệm này mang gen Pita, người ta đã tìm thấy gen  Pita2 biểu hiện nhiều hơn gen Pita phản ánh tính chuyên biệt đối với một vài isolates nào đó có gen AvrPita. Việc chẩn đoạn và theo dõi gen Pita2 trong những giống lúa do IRRI phát triển, tương đối có tần suất thấp, khẳng định một giá trị cao trong áp dụng nó vào chương trình cải tiến giống lúa cao sản kháng bệnh đạo ôn nhờ chỉ thị phân tử. Trong các gen Pita, Pita2 và Ptr - thì Pita2 đồng nhất với Ptr cách khá xa gen Pita theo nghĩa về chuỗi trình tự và vị trí trên NST cho dù Pita2 và Pita liên kết di truyền với nhau. Đột biến kiểu 'loss of function' của gen Pita2 không phải của gen Pita làm suy giảm tính chuyên biệt đối với vài gen AvrPita của những isolates cụ thể, tuy nhiên, cơ chế này cho thấy cách xác định Pita2/Pita và AvrPita vẫn còn phải được gnhiên cứu nhiều hơn nữa. Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32170462/