Đột biến knockout nhờ hệ thống CRISPR/Cas đối với gen mã hóa NADPH oxidase (OsRbohB) làm giảm ROS, làm tăng tính trạng chống chịu nóng của cây lúa
Nguồn: Xiaolong Liu, Ping Ji, Jingpeng Liao, Ximiao Duan, Zhiyang Luo, Xin Yu, Chang-Jie Jiang, Chen Xu, Hongtao Yang, Bo Peng, Kai Jiang. 2024. CRISPR/Cas knockout of the NADPH oxidase gene OsRbohB reduces ROS overaccumulation and enhances heat stress tolerance in rice. Plant Biotechnology Journal; 01 November 2024; https://doi.org/10.1111/pbi.14500
Stress nóng (HS) đã và đang là yếu tố chính làm hạn chế năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Stress nóng ức chế sự tăng trưởng của cây bởi “ROS accumulation” (tích tụ gốc ô xy tự do), và NADPH oxidases (Rbohs) là những producers chủ lực của ROS trong cây. Ở đây, các tác giả chỉ ra rằng đột biết knockout nhờ CRISPR/Cas đối với gen OsRbohB (OsRbohB-KO) làm tăng đáng kể tính kháng của cây lúa với stress nóng HS bao gồm ở nhiều giai đoạn tăng trưởng khác nhau. Người ta làm cho hai gen OsRbohB-KO và OsRbohB biểu hiện mạnh mẽ (OsRbohB-OE) trong các dòng lúa thuộc loại hình japonica, giống lúa Nipponbare. So với cây lúa nontransgenic (dòng đối chứng wild-type: WT), các dòng OsRbohB-KO có sự gia tăng đáng kể hàm lượng diệp lục (5.2%–58.0%), sự tăng trưởng của cây lúa (48.2%–65.6%), năng suất hạt (8.9%–20.5%), trong khi đó, nó đã làm giảm đi tích tụ ROS trong hạt mầm (21.3%–33.0%), trong cây mạ (13.0%–30.4%), trong túi phấn (13.1%–20.3%) và trong hạt thóc (9.7%–22.1%), trong nghiệm thức xử lý nhiệt độ nóng. Phân tích thành phần năng suất cho thấy cây OsRbohB-KO tăng năng suất nhờ tăng hoạt động men “starch synthetase”, số hạt trên bông (2.0%–9.3%), số hạt chắc (4.8%–15.5%), tý lệ hạt chắc (2.4%–6.8%), khối lượng 1000 hạt (2.9%–7.4%) trong điều kiện HS ở giai đoạn sinh dục. Hạt xay chà và chất lượng hạt gạo biểu hiện, hàm lượng tinh bột đều tăng đáng kể trong cây lúa OsRbohB-KO trong nghiệm thức xử lý HS ở giai đoạn lúa chín. Hơn nữa, OsRbohB-KO điều tiết theo kiểu “up” một cách ý nghĩa, mức độ biểu hiện các gen có liên quan đến “heat shock:, OsHSP23.7, OsHSP17.7, OsHSF7 và OsHsfA2a, trong cây mạ non và trong hạt trong điều kiện “long-term HS” (xử lý nóng dài hạn). Trái lại, OsRbohB-OE cho kết quả về kiểu hình trái ngược hoàn toàn với OsRbohB-KO trong tất cả trường hợp. Kết quả cho thấy: ức chế gen OsRbohB dẫn đến phương pháp tiếp cận hiệu quả để giảm thiểu thiệt hại do nhiệt độ nóng và cải tiến được năng suất hạt, phẩm chất hạt trong nghiệm thức xử lý nóng dài hạn.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét