Ngày nhận bài: 29-11-2021
Ngày duyệt đăng: 05-04-2022
DOI:
Lượt xem
Download
Cách trích dẫn:
ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN ĐỘT BIẾN CỦA CÁC DÒNG LÚA TBR225 CHỈNH SỬA PROMOTER OsSWEET14
,
Phạm Thu Hằng
2
,
Cao Lệ Quyên
2
,
Phạm Thị Vân
2
,
Phạm Xuân Hội
2
,
Nguyễn Duy Phương
2
Từ khóa
Bệnh bạc lá lúa, CRISPR/Cas9, OsSWEEET14, TBR225, Xanthomonas oryzae
Tóm tắt
Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo) gây nên bệnh bạc lá lúa thông qua cơ chế chính là tiết ra các protein TALE (Transcription activator-like effector) có khả năng kiểm soát hoạt động một số gen của tế bào chủ bằng cách liên kết với các trình tự EBE (Effector-binding elements) trên vùng promoter và hoạt hóa biểu hiện gen. Gây đột biến chính xác tại các vị trí tương tác của protein TALE trên vùng promoter của gen đích bằng các công cụ chỉnh sửa gen như CRSIPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein-9 nuclease) là một hướng nghiên cứu tiềm năng để cải tiến tính kháng bạc lá của các giống lúa trong sản xuất. Trong nghiên cứu trước đây, chúng tôi đã tạo được một số dòng lúa TBR225 chuyển gen mang cấu trúc biểu hiện phức hệ CRSIPR/Cas9 chỉnh sửa vị trí EBE AvrXa7/Tal5trên promoter OsSWEET14.Để xác định tính ổn định di truyền và hiệu quả của các đột biến OsSWEET14tạo ra bởi hệ thống CRISPR/Cas9trong nghiên cứu này, các dòng lúa TBR225 chỉnh sửa gen T1tiếp tục được đánh giá kiểu gen và kiểu hình. Phân tích trình tự gen của các dòng lúa TBR225 chuyển gen đã xác định được hiệu quả gây đột biến OsSWEET14 của cấu trúc CRISPR/Cas9 đạt 65%, bao gồm hai loại đột biến thêm và mất nucleotide (Nu). Các đột biến này đã được di truyền chính xác sang thế hệ sau (tỉ lệ phân ly 1:2:1) và không xuất hiện thêm đột biến mới. Các phân tích kiểu hình bước đầu cho thấy đột biến trên promoter OsSWEET14không gây ảnh hưởng tới sinh trưởng và năng suất của cây lúa. Một số dòng lúa chỉnh sửa gen TBR225 thế hệ T1 có biểu hiện tính kháng đối với chủng vi khuẩn VXO_11 trong điều kiện nhà lưới. Kết quả thu được là tiền đề cho nghiên cứu phát triển giống lúa TBR225 kháng bạc lá trong tương lai.
Tài liệu tham khảo
Antony G., Zhou J., Huang S., Li T., Liu B., White F. & Yang B. (2010). Rice xa13recessive resistance to bacterial blight is defeated by induction of thedisease susceptibility gene Os-11N3. Plant Cell. 22: 3864-3876.
Blanvillain-Baufumé S., Reschke M., Solé M., Auguy F., Doucoure H., Szurek B., Meynard D., Portefaix M., Cunnac S., Guiderdoni E., Boch J. & Koebnik R. (2017). Targeted promoter editing for rice resistance to Xanthomonas oryzaepv. oryzaereveals differential activities for SWEET14-inducing TAL effectors. Plant Biotechnol. J. 15(3): 306-317.
Boch J., Scholze H., Schornack S., Landgraf A., Hahn S., Kay S., Lahaye T. Nickstadt A. & Bonas Ulla (2009). Breaking the code of DNA binding specificity of TAL-type III effectors. Science. 326: 1509-1512.
Doyle J.J. & Doyle J.L. (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12: 13-15.
Hutin M., Perez-Quintero A.L., Lopez C. & Szurek B. (2015a). MorTAL Kombat: the story of defense against TAL effectors through loss-ofsusceptibility. Front Plant Sci. 6: 535.
Hutin M., Sabot F., Ghesqui ere A., Koebnik R. & Szurek B. (2015b). A knowledge-based molecular screen uncovers a broad spectrum OsSWEET14resistance allele to bacterial blight from wild rice. Plant J. 84: 694-703.
Ke Y., Hui S. &Yuan M. (2017). Xanthomonas oryzaepv. oryzaeinoculation and growth rate on rice by clipping method. Bio-protocol. 7(19): e2568.
Moscou M.A. & Bogdanove A.J. (2009). A simple cipher governs DNA recognition by TAL effectors. Science. 326:1501
Nguyễn Duy Phương, Phạm Thu Hằng, Phùng Thị Thu Hương & Phạm Xuân Hội (2019). Chuyển cấu trúc chỉnh sửa promoter OsSWEET14 vào giống lúa TBR225. Tạp chí Công nghệ sinh học. 17(1):1-7.
Phùng Thị Thu Hương, Nguyễn Duy Phương & Phạm Xuân Hội (2018). Nghiên cứu phân lập promoter OsSWEET14 và thiết kế cấu trúc gRNA tăng cường khả năng kháng bệnh bạc lá của giống lúa TBR225. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 23:42-49.
Smith L.M., Sanders J.Z., Kaiser R.J., Hughes P., Dodd C., Connell C.R., Heiner C., Kent S.B. &Hood L.E. (1986). Fluorescence detection in automated DNA sequence analysis. Nature. 321(6071): 674-679.
Standard Evaluation System for Rice (SES) (2002), International Rice Research Institute (IRRI). Rice knowledge book.
Streubel J., Pesce C., Hutin M., Koebnik R., Boch J. &Szurek, B. (2013). Five phylogenetically close rice SWEETgenes confer TAL effector-mediatedsusceptibility to Xanthomonas oryzaepv. oryzae. New Phytol. 200: 808-819.
Trigiano N.R. & GrayJ.D. (2011). Plant Tissue Culture, Development, and Biotechnology.CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.
van Schie C.N.C. & Takken L.W.F. (2014). Susceptibility genes 101: how tobe a good host. Annu. Rev. Phytopathol. 52: 551-581.
Vouillot L., Thelie A. & Pollet N. (2015). Comparison of T7E1 and surveyor mismatch cleavage assays to detect mutations triggered by engineered nucleases. G3: (Bethesda). 5: 407-415.
Vũ Hoài Sâm, Nguyễn Thanh Hà, Cao Lệ Quyên, Nguyễn Duy Phương & Phạm Xuân Hội (2019). Nghiên cứu vai trò gen OsSWEET14trong quá trình xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh bạc lá trên lúa Bắc thơm 7. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 2(353): 13-19.
Wang F., Wang C., Liu P., Lei C., Hao W., Gao Y., Liu Y.G. &Zhao K. (2016). Enhanced rice blast resistance by CRISPR/Cas 9- targeted mutagenesis of the ERF transcription factor gene OsERF922. PLoS One. 11: e0154027.
Zhang A., Liu Y., Wang F., Li T., Chen Z., Kong D., Bi J., Luo., Wang J., Tang J., Yu X., Liu G. & Lou L. (2019). Enhanced rice salinity tolerance via CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of the OsRR22gene. Mol Breeding. 39: 47.
Zhou H., Liu B., Weeks P. D., Spalding H.M. &Yang B (2014). Large chromosomal deletions and heritable small genetic changes induced by CRISPR/Cas9 in rice. Nucleic Acids Res. 42(17): 10903-10914.