PHÂN TÍCH GWAS TÍNH KHÁNG BỆNH ĐẠO ÔN LÚA NGOÀI ĐỒNG RUỘNG DO NẤM Magnaporthe oryzae

Nguồn: Zhu D, Kang H, Li Z, Liu M, Zhu X, Wang Y, Wang D, Wang Z, Liu W, Wang GL. 2016. A Genome-Wide Association Study of Field Resistance to Magnaporthe oryzae in Rice. Rice (N Y). Dec; 9(1):44. doi: 10.1186/s12284-016-0116-3. Epub 2016 Aug 30.

Tóm tẮt

Nguyên tắc chung:

Chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzae với tính kháng bền vững theo thời gian là nội dung rất khó. Xác định các gen kháng mới là công việc vô cùng cần thiết. Hầu hết các loci liên kết với tính kháng bệnh co nấm M. oryzae gây ra trên cây lúa đã và đang được người ta phân lập trong điều kiện kiểm soát được môi trường thanh lọc với các mẫu phân lập (isolates) riêng biệt nhau. Các loci như vậy chỉ có thể liên quan đến tính kháng đến một số lượng nhỏ của các chủng nòi của M. oryzae. Trên đồng ruộng, cây lúa bị rất nhiều chủng nòi tấn công. Do đó, người ta phải nghiên cứu những loci liên quan đến tính kháng ngoài đồng, mà người ta thường sử dụng thuật ngữ "field blast resistance". Để xác định được loci như vậy với cái gọi là  LAFBRs (loci associated field blast resistance), các tác giả đã thực hiện phân tích GWAS (genome-wide association study), sử dụng các giống lúa RDP1 (rice diversity panel 1). Những giống lúa này được thanh lọc bệnh đạo ôn ngoài đồng tại ba vùng trồng lúa chủ lực của Trung Quốc.

Kết quả:

GWAS đã nhận diện được 16 LAFBRs. Trong đó, có 13 LAFBRs là các loci mới. Ba LAFBRs còn lại cùng định vị trên các vùng chứa gen kháng đạo ôn đã được công bố trước đây. Bảy mươi bốn gen ứng cử viên đã được xác định tại 16 vùng LAFBR, mà ở đó chúng mã hóa protein “receptor-like kinases”, những yếu tố phiên mã (transcription factors), và các protein liên quan đến hệ thống tự vệ của cây lúa. Sử dụng cơ sở dữ liệu “rice transcriptome”, rồi so sánh với tương tác giữa cây lúa và pathogen, các tác giả đã xác định bảy gen ứng cử viên; chúng điều tiết theo kiểu UP và năm gen điều tiết theo kiểu DOWN trong mối tương tác xung khắc ấy giữa những gen ứng cử viên này.

Kết luận:

Người ta đã xác định 16 LAFBRs điều khiển tính kháng bệnh đạo ôn ngoài đồng do nấm M. oryzae gây ra và 20 giống lúa biểu hiện tính kháng cao trong cả hai điều kiện ngoài đồng và phytotron. Giống kháng bệnh như vậy và các SNP markers đã xác định trong nghiên cứu này sẽ vô cùng hữu dụng cho “chọn giống nhờ chỉ thị phân tử” của những giống lúa mới biểu hiện tính kháng cao với quần thể nấm M. oryzae ngoài đồng ruộng.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Xem: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27576685

Hình 1: Đánh giá phản ứng đối với đạo ôn ngoài đồng của tập đoàn giống lúa RDP1 với thang điểm chống chịu tại 3 địa điểm trồng lúa khác nhau. a–c Cây mạ trên nương mạ đạo ôn của bộ giống RDP1 tại Shanghang (tỉnh Fujian), Taojiang (tỉnh Hunan) và Wuchang (tỉnh Heilongjiang). d–f Phân bố của thang điểm kháng bệnh đạo ôn của bộ giống lúa RDP1 tại Shanghang, Taojiang và Wuchang. Giá trị trên trục X biểu thị mức độ nhiễm bệnh, giá trị trục Y-axis biểu thị số giống. g So sánh từng cặp (pair-wise comparison) về tính kháng bệnh giữa Shanghang (X-axis) và Wuchang (Y-axis). h So sánh pair-wise tính kháng bệnh giữa Taojiang (X-axis) và Shanghang (Y-axis). i So sánh pair-wise tính kháng bệnh giữa Taojiang (X-axis) và Wuchang (Y-axis). Vùng khoanh tròn màu đen là số mẫu giống lúa (accession). Vùng trùng lắp với hai màu biểu hiện giống kháng bệnh đạo ôn (0–3) tại cả hai vị trí và vùng chỉ có một màu biểu thị mẫu giống lúa kháng bệnh đạo ôn (0–3) chỉ ở tại một vị trí những nhiễm bệnh (4–9) tại vị trí còn lại.