GEN kháng đạo ôn cây lúa Ptr mã hóa một protein không điển hình tạo nên tính kháng phổ rộng

Nguồn: Haijun Zhao, Xueyan Wang, Yulin Jia, Bastian Minkenberg, Matthew Wheatley, Jiangbo Fan, Melissa H. Jia, Adam Famoso, Jeremy D. Edwards, Yeshi Wamishe, Barbara Valent, Guo-Liang Wang, and Yinong Yang. 2018. The rice blast resistance gene Ptr encodes an atypical protein required for broad-spectrum disease resistance. Nature Communication 2018; 9: 2039

Gen kháng của cây chủ mã hóa những proteins với domain NLR-LRR (nucleotide binding site-leucine rich repeat) đã được nghiên cứu. Ở đây, nhóm tác giả bài viết này  chứng minh gen Ptr là một gen kháng không có tính chất điển hình (atypical) mã hóa một protein với 4 chuỗi trình tự lập đạon Armadillo. Gen Ptr rất cần cho cây lúa để tạo ra tính kháng phổ rộng đối với bệnh đạo ôn, nhờ gen kháng R NLR là Pi-ta và gen này được kết hợp vơi gen R khác là Pi-ta2. Gen Ptr thể hiện và mã hóa hai “isoforms” mà chúng chủ yếu định vị trong tế bào chất. Một sự mất đoạn tại hai cặp base trong vùng mật mã di truyền của gen Ptr d9u77o5c ghi nhật trong dòng lúa đột biến “neutron-generated” - dòng M2354 tạo ra một phân tử protein có tính chất cắt cụt  (truncated protein), làm cây lúa nhiễm bệnh do nấm M. oryzae. Đột biến có chủ đích gen Ptr trong giống lúa kháng bệnh bằng hệ thống CRISPR/Cas9 tạo nên tính nhiễm bệnh đạo ôn, sâu xa hơn là chức năng kháng của nó. Dòng hóa gen Ptr có thể giúp người ta phát triển cây lúa kháng bệnh đạo ôn với phổ kháng rộng.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Xem https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5966436/

Hình 1 Dòng hóa gen và định tính gen kháng đạo ôn Ptr.

a Ptr được ghi nhận trên bản đồ ở khoảng giữa SSR RM3246 và RM1047 trên nhiễm sắc thể 12 (Chr. 12). b, c Thực hiện fine mapping gen Ptr với kích thước đoạn phân tử 63 kb. d Dự đoán khung đọc mã ORFs chỉ ra hướng phiên mã. e Cấu trúc gen Ptr, các đột biến được xác định trong M2354 và Amane. Exons là khung chữ nhật màu đen. Armadillo (ARM) repeats (Superfamily 1.75) là những hình chữ nhật màu đỏ. Insertion/deletion (InDel) có hình tam giá. f Trình tự amino acid của gen Ptr trong giống Katy. Khung chữ nhật màu đen là 41 missing amino acids thuộc A isoform (864 amino acids) so sánh với B isoform (905 amino acids). Chuỗi trình tự lập đoạn ARM được gạch dưới và vùng đa hình biểu thị bằng hình tam giác. So với giống Katy, mất đoạn 2 bp (GG) của Ptr trong giống M2354 tạo ra một “truncated protein” có 645 amino acids, với năm amino acids khác biệt, cũng như sự chèn vào của 4 amino acid (KPEK) trong giống Amane, màu đỏ. g Vị trí của Ptr-green fluorescent protein (GFP) fusion proteins trong tế bào trần cây lúa chỉ rõ red fluorescent protein (RFP). Hình chụp vào lúc 16giờ  sau khi protoplast transfection. GFP, RFP, differential interference contrast (DIC), và những kênh thong tin. Scale bars represent 10 μm.