THIẾT KẾ CẤU TRÚC CHỈNH SỬA GEN OsSWEET LIÊN QUAN ĐẾN BỆNH BẠC LÁ TRÊN LÚA TBR225

Abstract

Bacterial leaf blight (BLB) disease is caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), which leads to severe rice yield losses in many Asian and African countries. Xoo secretes special proteins called TALs (Transcription activator like effectors), which bind to specific cis elements located on the promoter region of host genes and activates them to serve its growth and infection in plants. In this study, we studied the TALome of three representative Vietnam Xoo isolates. Isolate VXO_11 carries the tal gene encoding the proteins AvrXa7 and PthXo2B; while VXO_60 and VXO_96 carry genes encoding TAL AvrXa7 and PthXo2A. Four crRNA (CRISPR RNA) were designed using bioinformatics tools for targeting two host DNA sequences recognized by TAL AvrXa7 and PthXo2A on the OsSWEET13 and OsSWEET14 promoters of the TBR225 rice variety. Designed crRNAs were inserted into BtgZI and BsaI sites, respectively, of pENTR4 vector; sgRNA exression construct then ligated into pCas9 vector for generating the T-DNA construct expressing the TBR225 OsSWEET13 and OsSWEET14-edited CRISPR/Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) complex. This will be the premise for the generation of new rice varieties TBR225 with broad-spectrum resistance to BLB using CRIPSR/Cas9 technology.

Tóm tắt

Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho sản xuất lúa gạo của nhiều quốc gia châu Á và châu Phi. Trong quá trình xâm nhiễm vào cây chủ, Xoo tiết ra protein đặc biệt TAL (Transcription activator like effector); protein này liên kết với các yếu tố cis đặc trưng trên vùng promoter và hoạt hóa biểu hiện của một số gen trong hệ gen cây chủ để phục vụ cho quá trình sinh trưởng và lây nhiễm của vi khuẩn trong cây. Trong nghiên cứu này, đã nghiên cứu TALome của 3 isolate (chủng phân lập) Xoo đại diện của Việt Nam. Isolate VXO_11 mang gen tal mã hóa protein AvrXa7 và PthXo2B; trong khi VXO_60 và VXO_96 mang gen mã hóa TAL AvrXa7 và PthXo2A. Bốn trình tự crRNA (CRISPR RNA) đặc hiệu cho 2 vị trí DNA liên kết với TAL AvrXa7 và PthXo2A trên promoter OsSWEET13 và OsSWEET14 của giống lúa TBR225 đã được thiết kế bằng các công cụ tin sinh. Các crRNA đã được ghép nối vào vị trí BtgZI và BsaI trên vector trung gian pENTR4; toàn bộ cấu trúc biểu hiện sgRNA đã được chuyển vào vector pCas9 để tạo cấu trúc T-DNA biểu hiện phức hệ CRISPR/Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) hoàn chỉnh gây đột biến đồng thời hai promoter OsSWEET13 và OsSWEET14 của lúa TBR225. Đây sẽ là tiền đề cho việc tạo giống lúa TBR225 mới kháng bệnh bạc lá phổ rộng bằng công nghệ CRIPSR/Cas9.