NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG BỆNH BẠC LÁ CỦA CÁC DÒNG LÚA TBR225 ĐỘT BIẾN PROMOTER OsSWEET14

Abstract

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) causes bacterial leaf blight through a specific interaction between the TAL effector (transcription activator-like effector) and the effector binding element (EBE) sequence located on the promoter region of the genes of the gene family encoding transport proteins SWEET (Sugars will eventually be exported transporter), which contains the OsSWEET14 gene. Using the tool CRISPR/Cas9 to mutate some specific sequences on this promoter can neutralize the toxicity of TAL effectors to help plants resist the disease. This is a promising research direction to improve broad-spectrum blight resistance of Vietnam's elite rice varieties, especially the disease sensitive rice varieties such as TBR225. In the previous study, we have created a number of TBR225 rice lines with T1 gene editing that carry mutations at the EBE position AvrXa7/Tal5 on the OsSWEET14 promoter. In this study, analysis on the transgenic TBR225 rice line in the T2  generation showed that mutations in the OsSWEET14 promoter did not change the basic agronomic traits of the plant. The six T2-edited TBR225 rice lines did not change the OsSWEET14 target gene expression when infected with Xoo and exhibited complete resistance to isolates VXO_11, mild or no resistance to isolates VXO_80 and VXO_100. The obtained results are the premise for research and development of rice varieties TBR225 resistant to bacterial leaf blight in the future.

Tóm tắt

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra bệnh bạc lá lúa thông qua tương tác đặc hiệu giữa các TAL effector (transcription activator-like effector) và trình tự EBE (effector binding element) nằm trên vùng promoter của các gen thuộc họ gen mã hóa protein vận chuyển đường SWEET (Sugars will eventually be exported transporter), trong đó có gen OsSWEET14. Sử dụng công cụ CRISPR/Cas9 để gây đột biến một số trình tự đặc hiệu trên promoter này có thể vô hiệu hóa tính độc của các TAL effector giúp cây trồng kháng được bệnh bạc lá lúa. Đây là hướng nghiên cứu đầy triển vọng để cải thiện tính kháng bạc lá phổ rộng của các giống lúa chủ lực của Việt Nam, đặc biệt là giống lúa nhạy cảm với bệnh bạc lá như TBR225. Trong nghiên cứu trước đây, đã tạo được một số dòng lúa TBR225 chỉnh sửa gen thế hệ T₁ mang đột biến tại vị trí EBE AvrXa7/Tal5 trên promoter OsSWEET14. Trong nghiên cứu này, phân tích trên dòng lúa TBR225 chỉnh sửa gen ở thế hệ T_{2 ­}đã chứng tỏ các đột biến trên promoter OsSWEET14 không làm thay đổi các chỉ tiêu nông học cơ bản của cây. Sáu dòng lúa TBR225 chỉnh sửa gen T₂ không thay đổi mức độ biểu hiện gen đích OsSWEET14 khi được lây nhiễm với vi khuẩn Xoo và thể hiện tính kháng hoàn toàn với isolate VXO_11, kháng nhẹ hoặc không kháng với isolate VXO_80 và VXO_100. Kết quả thu được là tiền đề cho nghiên cứu phát triển giống lúa TBR225 kháng bạc lá trong tương lai.