Điều chỉnh của QTLs kháng bệnh đạo ôn và hệ thống gen từ kết quả phân tích meta-QTL

 Điều chỉnh của QTLs kháng bệnh đạo ôn và hệ thống gen từ kết quả phân tích meta-QTL

Nguồn; Basavantraya Navadagi Devanna, Sumali Sucharita, N C Sunitha, C Anilkumar, Pankaj K Singh, D Pramesh, Sanghamitra Samantaray, Lambodar Behera, Jawahar Lal Katar, C Parameswaran, Prachitara Rout, Selvaraj Sabarinathan, Hosahatti Rajashekara, Tilak Raj Sharma. 2024. Refinement of rice blast disease resistance QTLs and gene networks through meta-QTL analysis. Sci Rep.; 2024 Jul 16; 14(1):16458. doi: 10.1038/s41598-024-64142-0.

 

Bệnh đạo ôn lúa rất phổ biến trên thế giới làm suy giảm nặng nề năng suất lúa. Tính kháng dọc (vertical resistance) được nghiên cứu nhiều cho dù nó không bền vững. Những chùm gen hoặc những QTLs điều khiển tính kháng đạo ôn ghi nhận tính kháng ngang (horizontal resistance) bền vững hơn, rất quan trọng trong cải tiến giống lúa. Theo nghiên cứu này, người ta muốn tinh lọc lại những QTLs đã được báo cáo trước đây và xác định meta-QTLs ổn định (MQTLs) gắn với tính kháng bệnh đạo ôn lúa. Có tất cả 435 QTLs được sử dụng cho nghiên cứu dự án 71 MQTLs trên tất cả 12 nhiễm sắc thể của hệ gen cây lúa. Với 199 gen kháng giả định (putative rice blast resistance genes), người ta xác định có 53 vùng MQTL. Những gen này bao gồm 48 analogs được định tính gen kháng và các protein có liên quan, ví dụ như NBS-LRR, LRR receptor-like kinase, NB-ARC domain, pathogenesis-related TF/ERF domain, elicitor-induced defense và những proteins có trong sự truyền tín hiệu bảo vệ cây lúa. Các vùng MQTL với chùm gen của RGA (resistance gene analogs) được phân lập. Mười lăm MQTLs có ý nghĩa cao nhất bao gồm 29 gen ứng cử viên và các gen được định tính đối với kháng bệnh đạo ôn, ví dụ như Piz, Nbs-Pi9, pi55-1, pi55-2, Pi3/Pi5-1, Pi3/Pi5-2, Pikh, Pi54, Pik/Pikm/Pikp, Pb1 và Pb2.

 

Bên cạnh đó, các gen ứng cử viên này (42) được kết gắn với sự biểu hiện khác nhau (differential expression in silico) trong những phản ứng có tính chất tương thích và không tương thích khi nhiễm bệnh.

 

Bên cạnh đó, gần một nửa số gen trong vùng MQTL mang bản chất orthologous (tương đồng) với các gen trong cây lúa O. sativa loài phụ indica, Z. mays và A. thaliana, chúng xác định tính chất có ý nghĩa của MQTL. Những markers đỉnh cao (liên kết chặt chẽ với gen đích) trong 3 vùng MQTLs có ý nghĩa phân rõ dòng lúa kháng và dòng lúa nhiễm bệnh; chỉ thị phân tử ấy đóng vai trò thay thế đầy tiềm năng (potential surrogates) phục vụ chọn lọc dòng lúa kháng đạo ôn. Những MQTLs này là những ứng cử viên có khả năng cải tiến giống kháng bệnh đạo ôn phổ rộng, bền vững; chúng có thể được sử dụng trong chương trình cải tiến giống lúa.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39013915/

 

Hình: Biểu hiện của MQTLs mang những loci di truyền gắn chặt với tính kháng bệnh đạo ôn. Loci màu đỏ là gen kháng, xanh lá cây là RGAs (resistance gene analogs), xanh dương là gen kháng trong mỗi lần mô tả, màu đen là loci với “trait ontology” có liên quan đến tính kháng đạo ôn.