Bước đầu nghiên cứu chuyển gene kháng tuyến trùng sưng rễ trên cây đậu nành
11/08/2020
KH&CN trong nước
Là nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Thành phố do Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM chủ trì thực hiện, TS. Nguyễn Vũ Phong làm chủ nhiệm, nhằm ứng dụng dụng công nghệ RNA can thiệp tạo cây đậu nành kháng tuyến trùng sưng rễ, được nghiệm thu năm 2020.
Các thiệt hại do tuyến trùng ký sinh thực vật gây ra là một trong những yếu tố chính làm giảm sản lượng và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Hàng năm, tuyến trùng ký sinh thực vật gây thiệt hại vào khoảng một tỷ USD cho nền kinh tế thế giới. Tuyến trùng làm sưng rễ (Meloidogyne sp.) là một trong những loài tuyến trùng ký sinh thực vật gây thiệt hại về kinh tế lớn nhất trên cây trồng ở vùng ôn đới và nhiệt đới. Loài tuyến trùng này có khả năng lây nhiễm cho hơn 5.500 loài thực vật, trong đó có đậu nành. Hiện nay, việc tìm kiếm các phương pháp mới, thân thiện với môi trường để kiểm soát tuyến trùng là hết sức cần thiết.
RNA can thiệp (RNA interference) là cơ chế tự nhiên của tế bào sống, có thể làm bất hoạt sự hoạt động của một gene nào đó. Gần đây, đã có nhiều công bố về sự bất hoạt thành công các effector của tuyến trùng sưng rễ và tuyến trùng nang rễ, bằng cách sử dụng phương pháp dsRNA và microRNA tạo ra các cây trồng có khả năng kháng ở mức độ cao đối với tuyến trùng sưng rễ. Vì vậy, với các amiRNA được thiết kế hợp lý, chuyên biệt và lựa chọn hợp lý các pre-miRNA, có thể phát triển một hệ thống bất hoạt hiệu quả các gene quan trọng của tuyến trùng ký sinh thực vật, từ đó có thể cung cấp một công cụ mạnh mẽ để chống lại các sinh vật gây hại quan trọng.
Đề tài nêu trên (Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2020) tập trung vào đối tượng là các dòng tuyến trùng Meloidogyne incognita (Mi) gây sưng rễ cây đậu nành; trình tự của một số gene có liên quan độc tính của Mi; cấu trúc RNAi nhân tạo bất hoạt gene mục tiêu và khả năng kháng tuyến trùng sưng rễ của cây đậu nành mang cấu trúc miRNA nhân tạo.
Theo đó, nghiên cứu được thực hiện trên các dòng tuyến trùng sưng rễ Mi thu thập tại các vùng trồng đậu nành ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Tây Nam Bộ và Tây Nguyên và các giống đậu nành phổ biến. Đồng thời tạo cấu trúc microRNA có tiềm năng bất hoạt effector của tuyến trùng Mi và tạo cây đậu nành biến đổi di truyền thế hệ T1 biểu hiện cấu trúc RNAi được chuyển thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
Kết quả, đã phân lập và đánh giá sự biến động về hình thái và khả năng ký sinh trên cây đậu nành của 5 dòng tuyến trùng Meloidogyne incognita từ các địa phương khác nhau. Các dòng tuyến trùng phân lập được ký hiệu thành Mi-PN01 đến Mi-PN05. Nhìn chung, chiều dài trung bình J2 của các dòng tuyến trùng dao động từ 365-450 μm (trung bình 430 μm), chiều rộng thân dao động từ 13-18 μm, chiều dài kim hút từ 12-19 μm (trung bình 14 μm). Đồng thời xác định trình tự ba gene mã hóa cho ba effector chưa rõ chức năng của tuyến trùng Meloidogyne incognita ký sinh cây đậu nành. Từ đó thiết kế và tổng hợp hai vector mang cấu trúc RNAi thiết kế bất hoạt gene Minc16281.
Nhóm nghiên cứu cũng tạo được cây đậu nành biến đổi di truyền mang cấu trúc RNAi thiết kế bằng phương pháp lây nhiễm lá mầm đậu nành với vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Quá trình chuyển gene bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens tạo được 3 cây chuyển gene thế hệ T1 là DT22-2-2, DT22-3-1, DT22-5-1. Ba dòng cây này được lây nhiễm với tuyến trùng Meloidogyne incognita nhằm đánh giá khả năng kháng của chúng. Kết quả cho thấy cả ba cây đậu nành mang cấu trúc microRNA nhân tạo có khả năng kháng tuyến trùng Meloidogyne incognita, chứng minh vai trò quan trọng của effector trong tính ký sinh của tuyến trùng và hiệu quả của phương pháp RNA can thiệp ứng dụng trong chọn tạo giống cây trồng kháng với tác nhân sinh học gây bệnh.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).
Lam Vân (CESTI)