Phân tích di truyền tính kháng bệnh lúa von trên cây lúa

 Phân tích di truyền tính kháng bệnh lúa von trên cây lúa

Nguồn: Niehaus EM, Kim HK, Münsterkötter M, Janevska S, Arndt B, Kalinina SA, Houterman PM, Ahn IP, Alberti I, Tonti S, Kim DW, Sieber CMK, Humpf HU, Yun SH, Güldener U, Tudzynski B. 2017. Comparative genomics of geographically distant Fusarium fujikuroi isolates revealed two distinct pathotypes correlating with secondary metabolite profiles. PLoS Pathog. 2017 Oct 26; 13(10):e1006670.

Nấm Fusarium fujikuroi gây bệnh mạ đực hay lúa von trên cây lúa, có tên tiếng Anh là bakanae ("foolish seedling") biểu hiện được quan sát bằng mắt thường là sự kéo dài cây mạ, cao lênh khênh, bởi ảnh hưởng của gibberellic acids (GAs) do nấm tạo ra trong cây lúa. Pathogen này còn sản sinh ra độc tố mycotoxins, ví dụ như fusarins, fusaric acid, apicidin F và beauvericin. Gần đây, người ta lần đầu tiên tiến hành phân tích trình tự de novo genome của nấm F. fujikuroi chủng nòi IMI 58289 bao gồm các phân tích proteomics, transcriptomics, di truyền biểu sinh (epigenetic), và sản phẩm hóa học sản sinh ra. Số lượng GA cho thấy tính chất có chọn lọc trong suốt giai đoạn nấm xâm nhiễm vào cây lúa. Người ta xem xét trình tự hệ gen của tám mẫu phân lập (isolates) nầm F. fujikuroi bổ sung từ các vùng có khoảng cách địa lý xa. Những mẫu phân lập này có kích thước nhiễm sắc thể khác nhau, hầu hết đều do tính chất biến thiên của vùng telomere.  Chúng có kiểu bào tử sinh sản vô tính (asexual spores) (microconidia và/hoặc macroconidia). Người ta quan sát số lượng và sự thể hiện của chùm gen thứ cấp (secondary metabolite gene clusters). Hầu hết các mẫu phân lập của nấm có triệu chứng “bakanae” điển hình, nhưng có một isolate, B14, gây triệu chứng cây mạ lùn và cháy khô sớm. Ngược với các isolates khác, mẫu B14 không phát sinh GAs nhưng hàm lượng fumonisins rất cao khi xâm nhiễm bệnh cây lúa. Hơn nữa, nó khác với mẫu phân lập thường thấy là xuất hiện ba gen mã hóa “polyketide synthase: (PKS):  đó là PKS40, PKS43, PKS51 và không có chùm gen “apicidin F” đặc trưng của nấm F. fujikuroi (chùm gen NRPS31). Phân tích các mẫu phân lập bổ sung trên đồng ruộng cho thấy sự tương quan chặt chẽ của pathotype này (cao lênh khênh hoặc lùn/cháy khô), và khả năng sản sinh GAs hoặc fumonisins. Không có fumonisin và fusaric acid-đặc biệt của các gen PKS trong mẫu B14 làm giảm triệu chứng lùn/cháy khô. Không có gen PKS51 làm tăng cường sự phát triển các triệu chứng điển hình của bệnh. Phân tích di truyền huyết thống cho thấy có hai “subclades” của chủng nòi nấm F. fujikuroi tùy theo pathotype của nó và phổ biến dưỡng thứ cấp của nó (secondary metabolite profiles).  Xem https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29073267