NGHIÊN CỨU TÍNH KHÁNG BỆNH BẠC LÁ CỦA CÁC DÒNG LÚA BẮC THƠM 7 ĐỘT BIẾN PROMOTER OsSWEET14

Abstract

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) causes bacterial leaf blight (BLB) disease in rice through the activation of host genes encoding sugar transport proteins, including OsSWEET14 by using TAL (transcription activator-like) effectors. Using gene editing tools such as CRSIPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein-9 nuclease) for precise mutation of the TAL-binding sites on the promoter region of the target genes is a potential solution to improve BLB resistance of major rice varieties. Recently, we generated several OsSWEET14-edited Bacthom 7 (BT7) rice lines carrying homozygous mutations on the OsSWEET14 promoter. In this study, phenotype of gene-edited BT7 lines were analyzed to evaluate the effects of OsSWEET14 mutations. Under net-house condition, the agronomic indexes including growth duration (102 - 106 days), plant height (100 - 107 cm), number of tillers per plant (6 - 9 tillers), number of filled grains per panicle (81 - 89 seeds), yield per plant (18 - 19 g/plant) and amylose content (14 - 15%) were not significantly different from those of the control plants. The expression of OsSWEET14 in three rice lines 1.12.07, 1.15.21 and 3.01.19 were not induced by the artificial infection of three representative Xoo isolates VXO_11, VXO_60 and VXO_96. Especially, these mutation lines showed the complete resistance to VXO_11 and slight resistance to VXO_96. The obtained results are a premise for development of BLB-resistant BT7 rice variety in the future

Tóm tắt

Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây bệnh bạc lá trên lúa thông qua cơ chế hoạt hóa một số gen mã hoá protein vận chuyển đường của cây chủ, bao gồm cả OsSWEET14 nhờ protein tiết loại III TAL (transcription activator-like). Gây đột biến chính xác vị trí tương tác với protein TAL trên promoter của OsSWEET14 bằng các công cụ chỉnh sửa gen như CRSIPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein-9 nuclease) là một trong những hướng nghiên cứu rất tiềm năng để cải tiến tính kháng bạc lá của các giống lúa. Gần đây, đã tạo được một số dòng lúa Bắc thơm 7 (BT7) chỉnh sửa gen mang đột biến đồng hợp trên promoter OsSWEET14. Trong nghiên cứu này, các dòng lúa BT7 chỉnh sửa gen tiếp tục được phân tích kiểu hình để đánh giá ảnh hưởng của các đột biến. Trong điều kiện nhà lưới, tất cả các dòng lúa BT7 chỉnh sửa gen đều có các chỉ tiêu nông học khác biệt không đáng kể so với dòng lúa đối chứng không chỉnh sửa gen, bao gồm thời gian sinh trưởng (102 - 106 ngày), chiều cao cây (100 - 107 cm), số nhánh (6 - 9 nhánh), số hạt chắc trên bông (81 - 89 hạt), năng suất cá thể (18 - 19 g/cây) và hàm lượng amylose trong nội nhũ (14 - 15%). Ba dòng lúa 1.12.07, 1.15.21 và 3.01.19 không thay đổi mức độ biểu hiện OsSWEET14 khi được lây nhiễm nhân tạo với 3 isolate Xoo đại diện VXO_11, VXO_60 và VXO_96. Cả 3 dòng lúa này đều thể hiện tính kháng rõ rệt với VXO_11 và kháng nhẹ với VXO_96. Kết quả này là tiền đề cho nghiên cứu phát triển giống lúa BT7 kháng bạc lá phổ rộng trong tương lai.