Dòng hóa gen chitinase 1 của cây bắp; biểu hiện gen này trong cây lúa giúp kháng được sự xâm nhiễm của nấm Pyricularia oryzae

Dòng hóa gen chitinase 1 của cây bắp; biểu hiện gen này trong cây lúa giúp kháng được sự xâm nhiễm của nấm Pyricularia oryzae

Nguồn: Sadaf Anwaar, Nyla Jabeen,  Khawaja Shafique Ahmad, Supervision, Saima Shafique, Samra Irum, Hammad Ismail, Siffat Ullah Khan, Ateeq Tahir, Nasir Mehmood, and Mark L. Gleason. 2024. Cloning of maize chitinase 1 gene and its expression in genetically transformed rice to confer resistance against rice blast caused by Pyricularia oryzae. PlosOne 2024; 19(1): e0291939. Published online 2024 Jan 16. doi: 10.1371/journal.pone.0291939

 

Hình: Vùng T-DNA của plasmid pSDF3.

 

Pathogens là nấm, một trong những nguyên nhân chính gây srtress sinh học cho cây lúa (Oryza sativa L.), làm thiệt hại đáng kể đến năng suất lúa hàng năm trên thế giới. Cải tiến giống lúa kháng bệnh là con đường chủ lực trong quản lý bệnh trên lúa, nhưng con đường chọn giống truyền thống sẽ mất nhiều thời gian để có được giống thương mại. Trái lại, việc phát triển giống lúa kháng bệnh bằng thao tác trên hệ gen tại gen đích là tiềm năng to lớn để phát triển giống cao sản kháng bệnh một cách nhanh chóng. Các tác giả tiến hành dòng hóa lần đầu tiên gen chitinase 1 của cây bắp rồi chèn gen này vào cây lúa - giống Basmati 385 thông qua chuyển nạp gen gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium để có giống lúa kháng  bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae. Nhiều yếu tố cho thao tác chuyển nạp này đã được tối ưu hóa. Mô sẹo 4 tuần tuổi được xử lý xâm nhiễm 15 phút với vi khuẩn Agrobacterium trước khi “colonization” trên môi trường nuối cây có tính chất “co-cultivation”, đây là điều kiện phù hợp nhất. Bên cạnh đó, cho thêm 300 μM acetosyringone trên môi trường nuôi cấy, 2 ngày, thu được tần suất chuyển nạp qua callus hiệu quả nhất. Dòng lúa transgenic được phân tích bằng kỹ thuật phân tử và xem xét chức năng gen. Tích hợp thành công gen đích vào cây lúa được xác định bằng xét nghiệm PCR với primer sets đặc hiệu với chitinase và gen hpt. Thực hiện real-time PCR  với những transformants cho thấy có một sự kết hợp cực mạnh giữa biểu hiện transgene  và tính kháng bệnh đạo ôn. Minh chứng  chức năng gen tích hợp  này được hoàn thiện nhờ xét nhiệp bioassay trên lá lúa, kết quả cho thấy hiệu quả của tính kháng bệnh qua chitinase trong tất cả dòng lúa Basmati 385 chuyển gen với điểm kháng bệnh do nấm P. oryzae khá biến động. Kết luận: biểu hiện mạnh mẽ gen chitinase 1 của cây bắp được chuyển nạp vào giống lúa Basmati 385 đã cải tiến được tính kháng bệnh đạo ôn. Kết quả này bổ sung những phương án mới cho nguồn vật liệu bố mẹ kháng  bệnh trong lai tạo giống mới. Gen chitinase 1 của bắp được minh chứng là gen tiềm năng để cải tiến di truyền giống lúa kháng bệnh trong tương lai.

 

Hình: Bản đồ chi tiết của vector pDW3586.

 

Xem https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10791007/