Nguồn: Rory N. Pruitt, Benjamin Schwessinger, Anna Joe, Nicholas Thomas, Furong Liu, Markus Albert, Michelle R. Robinson, Leanne Jade G. Chan, Dee Dee Luu, Huamin Chen, Ofir Bahar, Arsalan Daudi, David De Vleesschauwer, Daniel Caddell, Weiguo Zhang, Xiuxiang Zhao, Xiang Li, Joshua L. Heazlewood, Deling Ruan, Dipali Majumder, Mawsheng Chern, Hubert Kalbacher, Samriti Midha, Prabhu B. Patil, Ramesh V. Sonti, Christopher J. Petzold, Chang C. Liu,

Jennifer S. Brodbelt, Georg Felix, Pamela C. Ronald. 2015. The rice immune receptor XA21 recognizes a tyrosine-sulfated protein from a Gram-negative bacterium. CROP SCIENCE, Published 24 July 2015, Sci. Adv. 1, e1500245 (2015)

DOI: 10.1126/sciadv.1500245 (www.advances.sciencemag.org/cgi/content/full/1/6/e1500245/DC1 )

TÓM TẮT

Tiếp nhận thông tin từ môi trường bên ngoài tế bào của các phân tử receptors trong hệ miễn dịch là nhiệm vụ cực kỳ quan trọng của sinh vật bậc cao (eukaryote) đảm bảo sự sống còn của chúng. Receptor kinase XA21 của cây lúa có liên quan đến tính kháng bệnh phổ rộng với hầu hết những chủng nòi của vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa Gram âm, vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Nó đặc trưng cho một lớp rất lớn của những phân tử receptors ở bề mặt thành tế bào trong hệ miễn dịch của thực vật và động vật. Các tác giả báo cáo rằng việc xác định được protein Xoo chưa được mô tả trước đây là điểm nhấn của công trình khoa học với protein RaxX. Protein này cần thiết cho sự hoạt động của hệ miễn dịch trong XA21. Các chủng nòi Xoo này (strains) không có RaxX, hoặc không có đột biến mang gốcRaxX tyrosine dạng đơn (Y41). Chúng có khả năng tránh khỏi được hệ miễn dịch XA21. Protein Y41 hoặc RaxX bị sulfate hóa bởi tyrosine sulfotransferase RaxST của sinh vật prokaryote. Sulfate hóa (sulfated), chứ không phải không bị sulfate hóa (nonsulfated), những triggers RaxX giúp người ta phân biệt được đâu là phản ứng miễn dịch của thực vật trong bản chất miễn dịch thuộc về XA21. Một peptide RaxX có 21 amino acid bị sulfate hóa do người ta tổng hợp nên (RaxX21-sY) đủ để hoạt động này xảy ra. Môi trường Xoo (Xoofield) xác định rằng nó khắc phục được hệ miễn dịch của XA21 để tạo mật m4 của một raxXallele, điều ấy cho thấy những tương tác có tính chất đồng tiến hóa giữa ký chủ và ký sinh đóng góp vào kết quả đa dạng của RaxX. RaxX có tính chất bảo thủ cực kỳ mạnh mẽ trong nhiều loài vi khuẩn Xanthomonas ký sinh trên cây trồng. Sự hiểu biết cặn kẽ này từ kết quả khám phá và định tính “sulfated protein”, có tên gọi là RaxX, có thể được ứng dụng để phát triển giống cây trồng kháng bệnh và làm ra những chất phản ứng trong chữa bệnh có khả năng khóa lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn trong cảo ngành thực vật và động vật.

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 1.  raxX, một vùng upstream có phân tử ORF nhỏ thuộc operon của raxSTAB, cần thiết cho hoạt động của hệ miễn dịch XA21.

(A) raxST, raxA, và raxB được mã hóa trong một operon đơn. Vùng upstream có độ lớn 1.0-kb  của raxST và vùng downstream có kích thước1.7-kb của raxB bị xóa bởi PXO99D1.0 Sp và PXO99D1.7 Sp, theo thứ tự. Phân tử raxXORF định vị tại vùng ~0.4 kb upstream của raxST và ở hướng đối nghịch lại.

(B) TP309 (thanh trắng) hoặc XA21-TP309 (thanh đen) được chủng bằng phương pháp cắt lá có nhu1nh dịch vi khuẩn Xoo. Các thanh chỉ chiều dài trung bình vết bệnh ± SE kết quả đo ở giai đoạn 14 ngày sau khi chủng bệnh (n≥14). Dấu hoa thị “*” biểu thị mức độ khác biệt có ý nghĩa về thống kê so với PXO99 bằng phương pháp Dunnett’s test (a= 0.01). Không có khác biệt có ý nghĩa về thống kế trong chiều dài vết bệnh trên  TP309 được chủng bệnh với nhiều chuẩn nòi. Thí nghiệm được lập lại  ít nhất ba lần đều chó kết quả tương tự.

(C) Lá lúa XA21-TP309 có vết bệnh được nhúng vào nước ở giai đoạn 2 tuần sau khi chủng bệnh với những chủng nòi vi khuẩn theo từng nghiệm thức.

(D) Tăng trưởng của PXO99 (□), PXO99DraxX (△), và PXO99DraxX (praxX)(○) trong lá lúa đã bị chủng bệnh rồi theo mục (B). Trong vi khuẩn ký sinh thực vật, phân tích tăng trưởng được thực hiện trong mô tả (22). Chất lượng vi khuẩn được xác định theo số đơn vị colony-forming units (CFU) được tách chiết trên lá bệnh. Trong số liệu cuối cùng,“*” biểu thị mức độ có ý nghĩa về thống kê so với PXO99 theo phương pháp Dunnett’s test (a= 0.01,n= 4). Thí nghiệm được lập lại hai lần đều cho kết quả tương tự.