Bản đồ di truyền hệ vi sinh vật rễ lúa và vai trò của chúng giúp cây lúa chịu hạn

 Bản đồ di truyền hệ vi sinh vật rễ lúa và vai trò của chúng giúp cây lúa chịu hạn

Nguồn: Beatriz Andreo-Jimenez, Dennis E Te Beest, Willem Kruijer, Nathan Vannier, Niteen N Kadam, Giovanni Melandri, S V Krishna Jagadish, Gerard van der Linden, Carolien Ruyter-Spira, Philippe Vandenkoornhuyse, Harro J Bouwmeester  . 2023. Genetic Mapping of the Root Mycobiota in Rice and its Role in Drought Tolerance. Rice (N Y); 2023 May 22; 16(1):26. doi: 10.1186/s12284-023-00641-4.

 

 

Lúa là giống cây trồng quan trọng thứ hai trên thế giới, nhưng rất dễ bị tổn thương bởi khô hạn. Vi sinh vật có thể làm giảm tác động của hạn hán. Mục đích của nghiên cứu này là làm sáng tỏ các yếu tố di truyền liên quan đến tương tác giữa cây lúa và vi sinh vật, ở đó, di truyền có vai trò chống chịu khô hạn cho cây lúa. Với lý do ấy, tập đoàn các vi sinh vật đất trồng lúa (root mycobiota) được định tính trong 296 mẫu giống lúa trồng (Oryza sativa L. subsp. indica) trong nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức xử lý khô hạn. người ta áp dụng GWAS (genome wide association study) để làm bản đồ di truyền “association”. Kết quả phân lập được 10 chỉ thị SNPs có ý nghĩa (giá trị LOD > 4) gắn liền với sáu loài nấm “root-associated fungi”, đó là Ceratosphaeria spp., Cladosporium spp., Boudiera spp., Chaetomium spp., và một ít fungi khác thuộc bộ Rhizophydiales. Bốn chỉ thị SNPs gắn với tính chống chịu khô hạn do nấm làm trung gian đã được tìm thấy. Các gen đích định vị xung quanh chỉ thị SNPs, đó là các gen mã hóa DEFENSIN-LIKE (DEFL) protein, EXOCYST TETHERING COMPLEX (EXO70), RAPID ALKALINIZATION FACTOR-LIKE (RALFL) protein, peroxidase và xylosyltransferase. Chúng còn được biết có trong phản ứng tự vệ với pathogen, phản ứng stress phi sinh học, tiến trình “remodeling” thành tế bào. Kết quả nghiên cứu cho thấy: di truyền học cây lúa ảnh hưởng đến  sự tương thích của nấm (recruitment of fungi), một vài loài nấm có ảnh hưởng năng suất lúa trong điều kiện khô hạn. Người ta đã phân lập những gen ứng cử viên phục vụ công tác lai tạo giống lúa nhằm cải tiến sự tương tác giữa cây lúa và nấm, nhờ vậy, tăng cường tính chống chịu khô hạn.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37212977/

 

Hình: Ảnh hưởng của cộng đồng nấm có liên quan đến năng suất cây chủ. (a) Giản đồ Manhattan plots trong GWAS, chỉ rõ SNPs liên quan đến RDA scores theo phân tích tương tác giữa quần thể nấm với năng suất lúa. (b) Danh sách chỉ thị SNPs gắn với clusters của trình tự DNA nấm. (c) Ảnh hưởng allelic của hai SNPs có giá trị LOD score cao nhất (một định vị trên NST 1, một trên NST 4).