Chức năng của MePAL6 của hệ gen cây sắn trong quản lý nhện Tetranychus urticae

Chức năng của MePAL6 của hệ gen cây sắn trong quản lý nhện Tetranychus urticae

Nguồn: Xiaowen Yao, Xiao Liang, Qing Chen, Ying Liu, Chunling Wu, Mufeng Wu, Jun Shui, Yang Qiao, Yao Zhang, Yue Geng. 2023. MePAL6 regulates lignin accumulation to shape cassava resistance against two-spotted spider mite. Front Plant Sci.; 2023 Jan 6; 13:1067695. doi: 10.3389/fpls.2022.1067695. 

 

 

Nhện ký sinh trên lá sắn có tên tiếng Anh là “two-spotted spider mite” (TSSM), tên khoa học là Tetranychus urticae là đối tượng gây hại nghiêm trọng trên sản xuất sắn của Trung Quốc. Lignin được xem như là rào cản quan trọng bảo vệ cây chống lại sâu bệnh hại, nhiều gen được ghi nhận có liên quan đến sinh tổng hợp lignin, tuy nhiên, làm thế nào các gen này hình thành nên kết quả tích hợp lignin trong cây sắn và làm ra tính kháng nhện TSSM vẫn chưa được hiểu rõ.

 

Muốn có kiến thức này, người ta tiến hiền khảo sát tại vùng đa g có dịch hại TSSM, các gen liên quan đến sinh tổng hợp lignin được thao tác để quan sát biểu hiện gen thôn qua kết quả phân tích “expression pattern analysis” theo sau đó là phương pháp xác định họ gen, và các gen chủ lực với sự kích hoạt đáng kể phục vụ giải thích chức năng gen.

 

Hầu hết các gen trong sinh tổng hợp lignin đề được điều tiết theo kiểu “up” trong khi giống sắn kháng nhện cho nhiễm nhân tạo TSSM, đáng chú ý là, gen MePAL có sự kích kháng mạnh mẽ nhất trong tất cả gen được tìm thấy. Do vậy, nhóm tác giả này tập trung vào xem xét chức năng của MePAL khi cây sắn bị tấn công bởi nhện TSSM. Họ gen này được xác định có tất cả 6 thành viên MePAL trong genome cây sắn, kết quả phân tích di truyền huyết thống (cây gia hệ), kết quả tự tái bản gen (gene duplication), dự đoán “cis-elements” và “motif” đặc hữu có tính chất bảo thủ đề khẳng định được rằng những gen này có thể tham gia vào phản ứng với stress sinh học của cây sắn. Phổ biểu hiện trong phiên mã của 6 genMePAL trong giống sắn kháng nhện TSSM – giống SC9, chỉ ra rằng nó được điều tiết theo kiểu “up”. Để làm rõ hơn tương quan giữa thể hiện gen MePAL với tính kháng TSSM, gen có kích thích tính kháng mạnh nhất MePAL6 được người ta thao tác kỹ thuật làm câm gen bằng virus-induced gene silencing (VIGS), người ta thấy rằng: kết quả làm câm gen MePAL6 trong giống sắn SC9 không chỉ ức chế đồng thời sự biểu hiện của những gen khác gắn với sinh tổng hợp lignin, ví dụ như 4-coumarate--CoA ligase (4CL), hydroxycinnamoyltransferase (HCT) và cinnamoyl-CoA reductase (CCR), mà còn làm cho hàm lượng lignin giảm hẳn. Quan trọng là, sự ức chế gen MePAL6 trong giống sắn SC9 có thể dẫn đến kết quả phá hủy toàn bộ tính kháng với nhện TSSM.

 

Nghiên cứu này đã xác định chính xác gen MePAL6 là gen đích giúp cây sắn kháng được sự xâm nhiễm của nhện TSSM, kết quả này có thể được xem như gen chỉ thị rất đáng tin cậy để đánh giá tính kháng của cây sắn với côn trùng.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36684737/

 

Hình: Kết quả làm câm gen kháng MePAL6 đối với nhện TSSM.