MRK1 quy định khả năng kháng bệnh của cà chua đối với P. syringae pv. cà chua (Pst DC3000) và mầm bệnh R. solanacearum. Nguồn: Đại học Nông nghiệp Nam Kinh Học viện Khoa học.

Họ đã chỉ ra rằng LRR-RLK MRK1 cà chua tham gia vào các phản ứng đối với nhiều tác động bất lợi bằng cách đóng vai trò như một bộ điều chỉnh tích cực. Sự biểu hiện của MRK1 xẩy ra khi gặp điều kiện bất lợi nóng và lạnh, cũng như vi khuẩn gây bệnh Pseudomonas syringae pv. cà chua (Pst DC3000) và Ralstonia solanacearum.

Sau đó, các tác giả đã tạo ra các đột biến cà chua MRK1 bằng cách chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9. Các đột biến MRK1 đã biểu hiện sự nhạy cảm tăng lên đối với bất lợi nóng và lạnh, thể hiện qua những thay đổi trong kiểu hình thực vật, đã giảm hiệu suất quang hóa tối đa của PSII (Fv/Fm) và tăng sự rò rỉ điện tương đối (một chỉ số về tính thấm của màng).

So với thực vật kiểu hoang dã (WT), đột biến MRK1 đã cho thấy CBF1 và HsfA1a biểu hiện thấp hơn, đóng vai trò then chốt trong phản ứng của thực vật đối với bất lợi nóng và lạnh, khi tiếp xúc với lạnh và nóng. Hơn nữa, đột biến MRK1 nhạy cảm hơn với Pst DC3000 và R. solanacearum, thể hiện ở các triệu chứng bệnh nặng hơn so với cây WT ở 5 ngày sau khi cấy (dpi) với Pst DC3000 và 10 dpi với R. solanacearum.

Phản ứng miễn dịch kích hoạt kiểu mẫu (PTI) là một thành phần quan trọng của miễn dịch cơ bản thực vật, có thể đẩy lùi hầu hết các mầm bệnh độc hại. Các phản ứng PTI liên quan đến việc sản xuất các loại phản ứng oxy hóa (ROS), kích hoạt các kinaza protein được kích hoạt bởi mitogen (MAPK) và tái lập trình phiên mã của các gen liên quan đến miễn dịch.

Việc sản xuất ROS do flg22 gây ra đã giảm đáng kể ở các đột biến MRK1 và việc điều chỉnh các gen đáp ứng PTI là OLP và LPSE đã bị ức chế rất nhiều ở các thể đột biến MRK1 so với các cây WT. Ngược lại, việc kích hoạt MAPKs khi kích thích flg22 không khác nhau giữa các thể đột biến mrk1 và cây WT. Những kết quả này chỉ ra rằng MRK1 điều chỉnh tích cực một số phản ứng PTI.

Các nhà nghiên cứu cũng đã phát hiện ra MRK1 có thể tương tác với FLS2 ở màng sinh chất và với SERK3A/SERK3B trong tế bào chất bằng cách sử dụng xét nghiệm bổ sung huỳnh quang hai phân tử (BiFC) và những tương tác này sau đó được xác nhận bằng xét nghiệm phân tách-luciferase. Các xét nghiệm đồng kết tủa cho thấy rằng tương tác của MRK1 với FLS2 và đồng thụ thể SERK3A/SERK3B MRK1 không bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của flg22, cho thấy MRK1 đóng một vai trò tích cực trong miễn dịch kháng khuẩn bằng cách hoạt động như một thành phần của FLS2 và SERK3A/SERK3B phức hợp để điều chỉnh các phản hồi PTI.

Các nhà nghiên cứu đã cho biết: “Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc phức tạp của hệ thống truyền tín hiệu qua trung gian LRR-RLK và cung cấp một mục tiêu mới cho việc lai tạo cà chua với khả năng chống lại nhiều bất lợi”.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org