Gen kháng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trong cây lúa: cơ chế phân tử và chiến lược cải tiến giống kháng bệnh cháy bìa lá

 Gen kháng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) trong cây lúa: cơ chế phân tử và chiến lược cải tiến giống kháng bệnh cháy bìa lá

Nguồn: Hongrui Jiang, Qina Huang, Changdeng Yang, Yan Liang. 2026. Resistance gene against Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) in rice: molecular mechanisms and breeding strategies for bacterial leaf blight. Front Plant Sci.; 2026 Feb 13: 17:1744367. doi: 10.3389/fpls.2026.1744367.

    Bệnh bạc lá lúa (BLB), do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), là một trong những bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng đe dọa đến sản lượng lúa toàn thế giới. Thập niên gần đây, một loạt các gen kháng bệnh BLB đã được phân lập trong hệ gen cây lúa. Những gen này bao gồm một hệ thống rất phức tạp về phân tử, ví dụ như hoạt động của những phân tử receptors (thụ thể) miễn dịch và các lộ trình truyến tín hiệu tự vệ, mà lộ trình ấy kích hoạt phản ứng miễn dịch của cây lúa để chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh BLB. Vài gen kháng được ứng dụng khá thành công trong cải tiến giống có tính chất phân tử (molecular breeding) để phát triển giống lúa cao sản kháng bệnh. Tuy nhiên, phương pháp chọn giống truyền thống, phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và trực giác của nhà chọn giống, thường giới hạn bởi thời gian và tốc độ lai. Với sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo (AI), sự quan tâm ngày càng tăng việc sử dụng AI để thúc đẩy cải tiến giống lúa kháng bệnh. Tổng quan này tóm lược những hiểu biết hiện nay về cơ chế phân tử tính kháng BLB, tập trung vào những gen kháng chủ lực và vai trò của chúng trong phản ứng tự vệ của cây lúa. Nó còn được khai thác trong chiến lược cải tiến giống nhằm mục tiêu tăng cường tính kháng và đánh giá cơ hội  và thách thức sử dụng công cụ AI vào cải tiến giống lúa kháng bệnh BLB

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41768056/

Hình 1: Cơ chế phân tử của gen được dòng hóa kháng BLB. (Bên trái) Sơ đồ minh chứng tiến trình phân tử chủ yếu của tính kháng liên quan đến gen kháng được dòng hóa. Khi nhận biết pathogen, Xa21 và Xa3/Xa26 ghi nhận luôn AvrXa21 và AvrXa3 để tăng hoạt lộ trình truyền tín hiệu ở cận dưới, theo thứ tự. Các protein TALEs được tiết ra bởi vi khuẩn Xoo xâm nhập vào tế bào cây chủ và gắn kết đặc biệt với promoter của những gen nhiễm và tăng hoạt biểu hiện của chúng (SWEET), do đó, làm dễ dàng cho sự xâm nhiễm. Gen  xa5 điều khiển tính kháng thông qua ghi nhận và chống lại hoạt động của những protein TALEs, khóa lại khả năng của chúng để gây nên biểu hiện của gen nhiễm. Protein R được tăng hoạt bởi TALE proteins, hoạt động của R proteins khởi động phản ứng siêu nhạy cảm (HR), được định tính bởi sự chết nhanh của tế bào. Sự kiện chết tại chổ làm hạn chế mức độ lan rộng của pathogen và hành động như một cơ chế tự vệ hiệu quả. Protein Xa4 tăng cường tổng hợp cellulose để chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn BLB. Lộ trình tín hiệu miễn dịch này được trung gian bởi Xa21, kích hoạt bởi Xoo (bên phải). Nhiều protein găn với XA21, bao gồm XB3, XB10, XB15, XB21, XB24, OsSERK2 có trong điều tiết tình kháng nhờ XA21. Protein XB3 rất cần cho sự tích tụ protein XA21. Khi kích hoạt, XA21 trải qua sự kiện phosphoryl hóa nhờ XB3, protein này kích hoạt sự phóng thích các yếu tố điều tiết tiêu cực, tăng tính kháng bệnh. XB10 tương tác với hình thức bị cắt của XA21, nó chuyển vị “kinase domain” giữa tế bào đến nhân và tăng hoạt phản ứng miễn dịch. XB15 dephosphoryl hóa  protein XA21, do vậy, giảm tính kháng của XA21. Protein XB21, ở trạng thái auxilin, được dự đoán có chức năng trong “endocytosis” qua trung gian clathrin, mô hình hóa miễn dịch nhờ XA21.