Phân tích di truyền tính kháng bọ phấn trắng của cây sắn
Maria L Irigoyen, Danielle C Garceau, Adriana Bohorquez-Chaux, Luis Augusto Becerra Lopez-Lavalle, Laura Perez-Fons, Paul D Fraser, Linda L WallingGenome-wide Analyses of Cassava Pathogenesis-related (PR) Gene Families Reveal Core Transcriptome Responses to Whitefly Infestation, Salicylic Acid and Jasmonic Acid. 2020 Jan 29;21(1):93. doi: 10.1186/s12864-019-6443-1.
Bọ phấn trắng (whiteflies) là mối đe dọa lớn với ngành trồng sắn (Manihot esculenta), truyền bệnh siêu vi gây khảm lá. Sắn là một loài cây lương thực quan trọng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hiểu biết cơ chế phân tử trong phản ứng của cây sắn đối với bọ phấn trắng là yêu cầu cấp thiết để phát triển chiến lược quản lý mùa màng có hiệu quả. Họ protein PR (pathogenesis-related protein) là một phần không thể thiếu được trong sự miễn dịch của thực vật. Với khả năng phân tích toàn bộ trình tự hệ gen (whole genome sequences), khả năng chú thích đoạn gen (annotation) và khả năng lập trình phổ thể hiện gen (profiling) của tất cả gen thuộc PR genes trong một loài sinh vật nào đó; người ta hoàn toàn thực hiện hiện được mục tiêu nghiên cứu của mình. Hiểu biết sự đáp ứng của toàn bộ gen PR khi phản ứng với stress sinh học và xác định các hormones tự vệ trong truyền tín hiệu, salicylic acid (SA) và jasmonic acid (JA), vẫn còn đang rất cần thông tin khoa học. Người ta tiến hành phân tích phản ứng của các gen PR của cây sắn khi phản ứng với sự xâm hại của bọ phấn trắng (cộng với biểu hiện SA, JA), và những đối tượng xâm hại khác (biotic aggressors). Hệ gen sắn có 14 họ gen thuộc 17 gen của họ PR, với tổng số gen là 447 PR genes. Gen PR của sắn cần phải được được đặt tên theo đề nghị hiện nay của các nhà khoa học. Tiến hành chậm trễ phân tích mức độ quan hệ di truyền (phylogenetics) của những protein PR cây sắn so sánh với các protein đồng dạng homologs của cây poplar, cây lúa, cây Arabidopsis, một lần nữa người ta phải phân lập sự phát triển họ gen PR chuyên biệt cho cây sắn. Chương trình dự thảo “PR gene expression” phản ứng với bọ phấn trắng (Aleurotrachelus socialis) trong 4 giống sắn nhiễm whitefly cho kết quả rằng: 167 gen trong 447 gen PR đã được điều tiết rõ ràng, sau khi sắn bị bọ phấn trắng tấn công. Thời gian gen PR biểu hiện hết sức khác biệt nhau, hơn 37% gen PR điều tiết sau khi bị bọ phấn trắng tấn công theo kiểu “down” trong 4 giống sắn thử nghiệm. Các gen PR phản ứng với whitefly liên quan rất lớn đến biểu hiện của SA và JA được điều tiết đồng thời. Phân tích biểu hiện gen PR đối với 5 đối tượng khác (biotic stress) cho thấy có tương quan thuận rất ý nghĩa giữa con whitefly và vi khuẩn Xanthomonas axonopodis cũng như Cassava Brown Streak Virus; tương quan nghịch giữa whitefly và Cassava Mosaic Virus. Cuối cùng, chắc chắn có sự phối hợp nào đó giữa những gen PR khi cây sắn phát triển và phản ứng lại cới stress sinh học trong họ gen PR. Đây là định tính toàn bộ genome lần đầu tiên của những gen PR cây sắn. Phản ứng của gen PR với 6 đối tượng stress sinh học và liên quan đến hormone SA và JA. Điều này chứng tỏ rằng cón có phản ứng với những angiosperms khác nữa. Người ta đề nghị cách tiếp cận như vậy có thể được áp dụng cho các loài cây trồng khác để hiểu rõ hơn sự điều tiết của gen PR bởi vi sinh vật gây bệnh hại, sâu hại và hormones đóng vai trò tự vệ là SA và JA. Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31996126/
