Nguồn: Benjamin Schwessinger, Ofir Bahar, Nicolas Thomas, Nicolas Holton, Vladimir Nekrasov, Deling Ruan, Patrick E. Canlas, Arsalan Daudi, Christopher J. Petzold, Vasanth R. Singan, Rita Kuo, Mansi Chovatia, Christopher Daum, Joshua L. Heazlewood, Cyril Zipfel, Pamela C. Ronald. 2015.  Transgenic Expression of the Dicotyledonous Pattern Recognition Receptor EFR in Rice Leads to Ligand-Dependent Activation of Defense Responses. PLOS ONE March 30, 2015

Ý NGHĨA KHOA HỌC

Cây lúa được xếp vào nhóm có hệ thống tự vệ hữu hiệu cho phép nó phát hiện các vi sinh vật gây bệnh đang tấn công cây lúa. Nhưng việc tạo nên hệ thống miễn dịch có thể được tăng cường mạnh hơn khi cây lúa tiếp nhận một protein của phân tử receptor từ một loài thực vật vật khác theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc ĐH UC Davis. Các phân tử receptors được chuyên biệt hóa những protein của chúng mà các protein ấy có thể nhận biết những thành phần phân tử có liên quan đến vi sinh vật gây bệnh, đó là vi khuẩn và vi nấm, ở giai đoạn đầu tiên trong quá trình xâm nhiễm vào cây chủ. Những receptors này được tìm thấy trên bề mặt của tế bào thực vật, nơi đó, chúng đóng vai trò cảnh báo sớm của thực vật. Một vài những receptors này, chỉ xảy ra trong một nhóm nào đó của loài thực vật. Benjamin Schwessinger, một người làm postdoct tại UC Davis, cùng với ctv. đã chuyển gen đối với một receptor miễn dịch từ câyArabidopsis vào cây lúa. Cây lúa được chuyển gen sau đó đã biểu hiện gen nàyvà tạo ra được  những “receptor proteins” có tính miễn dịch đối với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae, gây ra bệnh bạc lá lúa. Những phân tử receptors này khi được chuyển vào cây lúa từ cây Arabidopsis thông qua kỹ thuật chuyển nạp gen đã có thể tạo ra những cơ chế truyền tín hiệu miễn dịch (immune signaling mechanisms) và làm cho cây lúa phản ứng tốt với hệ thống tự vệ chống lại sự xâm nhiễm của vi khuẩn.

TÓM TẮT

Màng plasma thực vật định vị các PRRs (pattern recognition receptors) để khám phá các phân tử của pathogen bên ngoài tế bào. Những PRRs ví dụ như Arabidopsis EFR và rice XA21 rất hạn chế xét theo ý nghĩa phân loại học và thường vắng mặt trong hầu hết các bộ genome cây trồng. Ở đây, các tác giả chứng minh cây lúa khi thể hiện được gen EFR hoặc phân tử chimeric receptor EFR::XA21, có chứa ectodomain của EFR và domain bên trong tế bào của XA21, nhạy cảm với cả hai Escherichia coli- và Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) – là những peptides dẫn xuất của elf18 với nồng độ tính theo “sub-nanomolar”. Nghiệm thức EFR và EFR::XA21 ở mô lá lúa có elf18 sẽ tạo ra hoạt động tích cực của MAP kinase, sản sinh tích cực “reactive oxygen” và cho phép gen tự vệ thể hiện ra. Cho dù sự thể hiện của EFR không dẫn đến sự tăng cường tính kháng với hầu hết các mẫu phân lập có độc tính của Xoo, nhưng nó dẫn đến tăng cường tính kháng xét về lượng đối với các mẫu phân lập Xoo có độc tính thấp. Phân tử EFR tương tác với OsSERK2 và XA21 binding protein 24 (XB24), hai thành phần chủ lực của hệ thống miễn dịch đối với XA21. Cây có chứa “Rice-EFR” đối với gen OsSERK2, hoặc cây biểu hiện mạnh mẽ gen XB24 cây lúa đều khẳng định được trong sự kiện sản sinh ra “reactive oxygen” kích hoạt elf18 và sự thể hiện gen tự vệ đã cho thấy rằng những proteins ấy rất quan trọng đối với hệ thống truyền tín hiệu EFR trong cây lúa transgenic. Kết quả đã chứng minh rằng việc tăng cường tính kháng bệnh trên cây lúa là khả thi; một loài thuộc thực vật một lá mầm (monocotyledon) có thể biểu hiện được các phân tử PRRs  từ loài thực vật hai lá mầm (dicotyledon).

 Xem http://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1004809

GS. Bùi Chí Bửu lược dịch.

Hình 2. Sự chấp nhận phân tử elf18_E.coli trong receptors EFR và EFR::XA21 kích hoạt cây lúa tạo ra nhiều MAP kinases và ROS.