Huân chương Ðộc lập
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Huân chương Lao động
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Giải thưởng Nhà nước
- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)
- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)
Giải thưởng VIFOTEC
- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)
- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)
- Giống Sắn KM 140 (2010)
![]() |
|
![]() |
|
Một phương pháp bảo vệ thực vật khỏi mầm bệnh có thể hỗ trợ an ninh lương thực toàn cầu
Thứ sáu, 18-10-2024 | 07:59:14
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bằng cách thay đổi thụ thể miễn dịch nội bào thực vật (NLR), các nhà nghiên cứu đã phát triển một chiến lược tiềm năng mới để kháng bệnh đạo ôn, một trong những bệnh nguy hiểm nhất đe dọa an ninh lương thực toàn cầu. Nhóm cộng tác từ Anh và Nhật Bản gần đây đã công bố nghiên cứu của họ trên tạp chí PNAS. Điều này có ý nghĩa đối với các phương pháp tiếp cận trong tương lai về bảo vệ cây trồng và có thể ổn định nguồn cung cấp lương thực toàn cầu.
Nghiên cứu được thực hiện bởi Khoa Hóa sinh và Trao đổi chất tại Trung tâm John Innes, cùng với các đối tác tại Phòng thí nghiệm Sainsbury, Đại học East Anglia và Khoa Di truyền và Chọn giống, Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ sinh học Iwate, Nhật Bản. Một phần quan trọng của nghiên cứu đã được các nhà nghiên cứu hợp tác với tổ chức Diamond Light Source, Vương quốc Anh. Bài báo của họ đã được xuất bản vào đầu tháng 7.
Hình 1: Bề mặt trong suốt của Pwl2 (màu hồng) và OsHIPP43 (màu xanh)
Bệnh đạo ôn vẫn là một trong những căn bệnh dai dẳng nhất đe dọa an ninh lương thực toàn cầu. Bệnh này do nấm sợi Magnaporthe oryzae gây ra và là nguyên nhân trực tiếp làm thiệt hại hơn 30% diện tích lúa thu hoạch hàng năm. Tác nhân này cũng có thể gây bệnh đạo ôn trên các cây ngũ cốc khác như lúa mì và lúa mạch.
Các phương pháp tiếp cận hiện tại để triển khai tính kháng bệnh lâu dài trên đồng ruộng bị hạn chế bởi tốc độ chúng có thể được xác định trong tự nhiên và sự phát triển của các mầm bệnh thực vật như nấm đạo ôn có khả năng vượt qua các tính kháng mới này. Kỹ thuật sinh học các thụ thể miễn dịch thực vật như NLR đã nổi lên như một con đường mới để tạo ra các dòng kháng bệnh mới nhằm chống lại mối đe dọa ngày càng tăng của mầm bệnh thực vật đối với an ninh lương thực toàn cầu.
Hình 2: Phân tích tế bào chết thể hiện Pikm-1OsHIPP43/Pikp-2 chimera nhận diện các biến thể tác động Pwl trên biểu hiện ở N. benthamiana.
Rafał Zdrzałek, tác giả chính giải thích, các mầm bệnh tiết ra các protein được gọi là “tác nhân” đi vào tế bào chủ để điều khiển quá trình trao đổi chất của thực vật và thúc đẩy quá trình lây nhiễm. Thực vật có thể nhận ra những tác nhân này bằng cách sử dụng các thụ thể miễn dịch gọi là NLR. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng dễ dàng xác định một thụ thể nhận biết một cách tự nhiên bất kỳ tác nhân nhất định nào và ngay cả khi thụ thể đó tồn tại, tác nhân của mầm bệnh có thể biến đổi và tiến hóa để thoát khỏi sự nhận biết đó. Sự tương tác giữa tác nhân gây bệnh và thụ thể thực vật được nghiên cứu để hiểu cách thức hoạt động của từng mầm bệnh, nhưng cũng cho phép chúng ta điều chỉnh các thụ thể thực vật tự nhiên và thay đổi tính đặc hiệu nhận biết của chúng.
Các nhà nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo một thụ thể miễn dịch NLR từ cây lúa để tạo mối liên kết mạnh mẽ với tổ tiên khỏi mầm bệnh nấm đạo ôn. Mark Banfield, đồng tác giả, cho biết thêm.
Bằng cách nhận ra tác nhân được bảo tồn, thụ thể miễn dịch được thiết kế này thiết lập một bằng chứng về nguyên tắc để mang lại khả năng kháng bệnh đạo ôn mạnh mẽ, tồn tại lâu hơn trong tương lai trong nông nghiệp. Mầm bệnh có thể khó tiến hóa hơn để thoát khỏi sự nhận biết. Khái niệm về vật chủ - kỹ thuật thụ thể miễn dịch đích cũng có thể được áp dụng cho các bệnh thực vật khác phụ thuộc vào việc đưa các tác nhân tác động vào tế bào chủ để tạo ra các đặc tính gây bệnh của chúng.
Bằng cách trao đổi vùng liên kết HMA của lúa NLR Pikm-1 với vùng từ protein OsHIPP43, các nhà nghiên cứu đã thay đổi thành công cấu hình phản ứng của thụ thể để nhận biết và phản ứng với Pwl2 và tác nhân Pwl.
Các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu nhiễu xạ tia X tại chùm tia I04 của tổ chức Diamond Light Source, Vương quốc Anh, để nghiên cứu chi tiết về sự tương tác giữa hai protein này. Cấu trúc tinh thể của phức hợp cho thấy giao diện mở rộng giữa Pwl2 và OsHIPP43 (hình 1).
Điều thú vị là các nhà nghiên cứu đã thực hiện các thử nghiệm để chỉ ra rằng protein chimeric mới có thể nhận ra các tác nhân Pwl khác nhau (hình 2) ở thực vật.
Để khám phá các giới hạn của protein chimeric, họ đã tạo ra một loạt đột biến đích trong Pwl2 dựa trên cấu trúc tinh thể và thực hiện xét nghiệm mới để kiểm tra các đặc tính nhận dạng đã thay đổi. Trong nhiều trường hợp, protein có thể nhận ra tác nhân (hình 3).
Hình 3: Các phân tích tế bào chết cho thấy sự nhận biết tất cả các đột biến điểm Pwl2 bởi thụ thể Pikm-1OsHIPP43/Pikp-2, mặc dù có chủ ý nhắm mục tiêu các đột biến ở giao diện Pwl2/OsHIPP43.
Các phát hiện của nghiên cứu chứng minh tiềm năng của kỹ thuật NLR dựa trên vật chủ trong việc phát triển các đặc điểm kháng thuốc mới mà có thể đáp ứng với quá trình tiến hóa của mầm bệnh. Nghiên cứu này có thể có ý nghĩa lớn đối với tương lai của công tác bảo vệ cây trồng và ổn định nguồn cung lương thực toàn cầu.
Trương Thị Tú Anh theo Diamond Light Source.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() ![]() ![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|