Kết quả phân tích metabolomic (biến dưỡng) bệnh đốm vằn cây lúa
Nguồn: Wadzani Palnam Dauda, Virendra Singh Rana, Amolkumar U Solanke, Gopala Krishnan, Bishnu Maya Bashya, Rashmi Aggarwal, Veerubommu Shanmugam. 2022. Metabolomic analysis of sheath blight disease of rice (Oryza sativa L.) induced by Rhizoctonia solani phytotoxin. J Appl Microbiol.; 2022 Aug 11. doi: 10.1111/jam.15776. Online ahead of print.
Kết quả thay đổi về metabolomic bị kích hoạt bởi cơ chất biến dưỡng phytotoxic trong giống lúa nhiễm bệnh đốm vằn được minh chứng bằng phương pháp phân tích sắc ký khối phổ khí (gas chromatography-mass spectrometry), rồi so sánh với co chất của pathogen nhằm xác định các cơ chất biến dưỡng (metabolites) của cây lúa bằng nồng độ phytotoxin. Những phổ biểu hiện cơ chất biến dưỡng (profiles) của tất cả 29 metabolites có vai trò sinh lý vô cùng khác biệt nhau trong cây lúa được người ta phân lập trên toàn thế giới. Các biến số biết được và không biết được trong phép đo chemometrics (PCA: principal component analysis và partial least squares-discriminant analysis), những phân tích cluster (phổ biểu hiện của Heat maps) đều được sử dụng để so sánh các cơ chất biến dưỡng này (metabolites) thu thập từ các phổ biểu hiện hóa học (chemical profiles) của những nghiệm thức so sánh với nghiệm thức đối chứng là nước cất SDW (sterile distilled water). Người ta thấy rằng cây lúa biểu hiện cơ chất biến dưỡng nhiều hơn khi phản ứng với pathogen gây bệnh đốm vằn, so với phytotoxin; chúng đạt giá trị thấp nhất trong nghiệm thức đối chứng SDW. Những metabolites chủ chốt biểu hiện trong cây lúa khi phản ứng trong các nghiệm thức được nghiên cứu bằng phương pháp VIP (variable importance in projection) với p < 0.05 VIP >15. Kết quả phân tích xác định được 7 metabolites điều tiết kiểu “up” trong nghiệm thức phytotoxin và 11 metabolites điều tiết theo kiểu “up” trong nghiệm thức pathogen, so sánh với nghiệm thức đối chứng không xử lý. Trong nghiệm thức xử lý phytotoxin và nghiệm thức chủng pathogen, mẫu xử lý phytotoxin được ghi nhận là upregulation thuộc về sáu metabolites, trong khi đó, chín metabolites được điều tiết kiểu “up” thuộc về mẫu có chủng pathogen. Những metabolites điều tiết theo kiểu “up” như vậy được xem xét về định tính các triệu chứng hoại tử (necrotic symptoms) đối với cả hai đối tượng: phytotoxin và pathogen. Theo phân tích này, hexadecanoic acid biểu hiện rất mạnh mẽ đối với các metabolites chuyên tính với phytotoxin và dotriacontane chuyên tính với mẫu chủng pathogen, theo thứ tự. Bên cạnh nội dung upregulation, các metabolites này còn có thang giá trị VIP score >1.5 và như vậy đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn của phân hạng của chúng như những biomarkers đáng tin cậy. Phân tích chu trình, hexadecanoic acid và dotriacontane được người ta phân lập thành nhiều lộ trình quan trọng về sinh tổng hợp các cơ chất của cây lúa, ví dụ như sinh tổng hợp acid béo bảo hóa các các acid béo không bảo hòa cutin, suberin và sáp (wax).
Kết luận: cho dù có những cơ chất biến dưỡng nào đó bị kích hoạt bởi phytotoxin trong giống lúa nhiễm bệnh trong giai đoạn nấm hoại sinh (necrosis) chia sẻ phytoxin của pathogen, nhưng việc xác định các metabolites chuyên tính với phytotoxin so sánh với nghiệm thức pathogenic và nghiệm thức đối chứng SDW đều chỉ ra rằng phytotoxin điều chỉnh rất khác biệt chất biến dưỡng của cây chủ host, chúng có thể là một yếu tố phát sinh bệnh tiềm tàng của nấm ShB.
Tác động có ý nghĩa khoa học của nghiên cứu này là cho dù chưa biết các gen trên lộ trình biến dưỡng của nấm RST và sự vắng mặt của giống lúa kháng bệnh đốm vằn, nhưng hiểu biết về những thay đổi chất biến dưỡng biểu hiện vơ cùng khác biệt này kích hoạt giống lúa nhiễm bệnh bởi phytotoxin khi so sánh với nghiệm thức pathogenic và nghiệm thức đối chứng không chủng bệnh, cho phép chúng ta tìm thấy những thay đổi then chốt của metabolite trong suốt giai đoạn nhiễm bệnh đốm vằn. Những thay đổi có tính chất metabolomic như vậy, có thể được áp dụng trong tương lai để suy luận ra chức năng của gen trong khia thác nguồn gen kháng bệnh đốm vằn.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35957552/
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét