Nguồn: Peng H, Chen Z, Fang Z, Zhou J, Xia Z, Gao L, Chen L, Li L, Li T, Zhai W, Zhang W. 2015. Rice Xa21 primed genes and pathways that are critical for combating bacterial blight infection. Scientific Reports. 2015 Jul 17;5:12165. doi: 10.1038/srep12165.

http://www.nature.com/srep/2015/150717/srep12165/full/srep12165.html

TÓM TẮT

Bệnh bạc lá lúa (BB) là đối tượng gây hại chính trong vùng sản xuất lúa của thế giới. Gen kháng bệnh Xa21 được xem như là gen có phổ kháng rộng và ổn định đối với bệnh hại này. Các tác giả đã du nhập gen Xa21 từ lúa hoang vào lúa trồng Oryza sativa L loại hình indica (giống lúa 9311), thông qua kỹ thuật hồi giao nhiều thế hệ (multi-generation backcrossing), và tạo nên dòng đẳng gen (nearly isogenic), dòng lúa “blight-resistant 9311/Xa21”. Sử dụng phương pháp giải trình tự thế hệ kế tiếp  (next-generation sequencing), các tác giả đồng thời thực hiện “profiling” những bộ transcriptomes của cả hai giống lúa trước khi chủng và trong 4 ngày khi chủng bệnh  bằng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Các gen DE biểu hiện khác nhau với bộ chuẩn kháng (differentially expressed) và các chu trình trong sự kiện truyền tín hiệu cho thấy được chức năng của gen Xa21. Điều đáng ngạc nhiên là, trước khi xâm nhiễm bệnh, có 1.889 gen nằm trong 135 / 316 chu trình truyền tín hiệu (signaling pathways) đều thuộc DE giữa hai giống lúa 9311/Xa21 và 9311. Các chu trình trên nền gen Xa21 chủ yếu là những nội dung có liên quan đến nguồn vật liệu căn bản  và các biến dưỡng về năng lượng, nhiều nội dung liên quan đến phytohormones ví dụ như cytokinin. Điều này cho thấy Xa21 đã kích hoạt được sự tái phân bố lại năng lượng, phytohormones và nguồn dự trữ trong các hoạt động cần thiết của tế bào trước khi bệnh xâm nhập. Sau khi xâm nhiễm bệnh, các gen DE của cả hai nhóm cây lúa 9311/Xa21 và 9311 chỉ chiếm một phần ba số gen trước khi nhiễm bệnh. Trong một số ít chu trình có liên quan đến stress như vậy, những chu trình thật sự bị ảnh hưởng sau khi nhiễm bệnh hình thành nên một subset cực nhỏ của những chu trình căn bản dựa trên gen Xa21. Kết quả cho thấy gen Xa21 thuộc những gen cực kỳ ưu tú có chu trình truyền tín hiệu rõ ràng, thúc đẩy tính kháng bệnh bạc lá lúa một cách hiệu quả.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 1: (A) So sánh kiểu hình được đánh giá ngoài đồng giữa dòng kháng (R) và dòng nhiễm (S) sau khi chủng nguồn bệnh P6 strain of Xoo. (B) Sản phẩm PCR minh chứng gen Xa21 đã được du nhập thành công vào bộ gen kháng R của những cây lúa 9311/Xa21 bằng chỉ thị phân tử U1/I2 đồng phân ly với gen Xa21. (C) Kết quả phân tích chỉ thị phân tử AFLP những cây R và cây S với 24 cặp mồi AFLP. (D) Các biến thiên di truyền trên nhiễm sắc thể số 11 của những dòng lúa R. (E) Sự thể hiện của Xa21 trong cây R tại nhiều thời điểm khác nhau trước và trong khi chủng bệnh vào 4 ngày đầu tiên sau khi chủng Xoo. (F) So sánh số lượng vi khuẩn, được thẩm định bằng số “bacterial colonies”, trong cây R và cây S ở giai đoạn 10 ngày đầu tiên sau khi chủng Xoo.