



- Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam
BB
Đồng Huy Giới, Phạm Ngọc Minh, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Thân Thị Hoa, Chu Đức Hà(1), Bùi Thị Thu Hương
Sàng lọc và phân tích đặc tính của các gene có phản ứng khác biệt với lây nhiễm nhân tạo bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae ở cây lúa (Oryza sativa)
Screening and characterization of differentially expressed genes under the inoculation of Xanthomonas oryzae pv. oryzae causing bacterial leaf blight in rice (Oryza sativa)
Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp
2023
5
39-50
1859-3828
Bệnh bạc lá là một trong những bệnh hại chính trong sản xuất lúa (Oryza sativa) ở Việt Nam. Công nghệ chọn tạo giống hiện đại giúp phát triển các dòng lúa kháng bạc lá, tuy nhiên, cơ chế phản ứng của cây lúa với bạc lá ở cấp độ phân tử vẫn chưa được khám phá toàn diện. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm khai thác các microarray bằng phân tích tin sinh học dữ liệu lớn để sàng lọc và đánh giá đặc tính của gene có biểu hiện khác biệt (DEG) với lây nhiễm bạc lá. Cụ thể, tổng số 1630 DEG (|fold-change| ≥ 2), bao gồm 895 gene được tăng cường biểu hiện và 735 gene bị kìm hãm biểu hiện được sàng lọc từ dữ liệu microarray GSE57670 và GSE108504 liên quan đến lây nhiễm bệnh bạc lá ở cây lúa. Trong đó, nghiên cứu đã lựa chọn 51 DEG có đáp ứng mạnh (|foldchange| ≥ 10) để phân tích biểu hiện gene, chú giải chức năng, đặc tính lý hóa và vị trí cư trú nội bào. Kết quả cho thấy, 51 DEG có biểu hiện đa dạng tại 10 vị trí chính trong điều kiện thường. Các DEG này mã hóa chủ yếu cho protein điều hòa, điển hình như enzyme, nhân tố phiên mã và protein chức năng. Phân tích cho thấy các protein có tính chất lý hóa rất đa dạng, trong khi các protein này được dự đoán là cư trú tại các bào quan chính trong tế bào. Kết quả của nghiên cứu đã cung cấp những dẫn liệu quan trọng cho phân tích chức năng gene làm cơ sở để cải thiện tính kháng bệnh bạc lá ở cây lúa.
Bacterial leaf blight has been regarded as one of the major diseases that occurred in rice (Oryza sativa) cultivation in Vietnam. Recent achievements in the development of bacterial blight-resistant rice lines have been recorded, however, the mechanism of bacterial blight responsiveness at the molecular level has been not clearly described. This current study was performed to explore the previous microarray datasets by using various big-data bioinformatics tools and characterize putative differentially expressed genes (DEG). Particularly, a total of 1630 DEGs (|fold-change| ≥ 2), including 895 up-regulated genes and 735 down-regulated genes has been obtained from two microarray datasets related to the inoculation of bacterial blight in rice plants, namely GSE57670 and GSE108504. Among them, we selected 51 putative strongly-responsive DEGs (|fold-change| ≥ 10) for further expression analysis, gene annotation, feature analysis and subcellular localization. Our study revealed that 51 DEGs exhibited a variable expression level in 10 major tissues in the normal condition. These DEGs mostly encoded regulatory proteins, especially enzymes and transcription factors, and functional proteins. Next, the physic-chemical properties of these proteins were greatly variable, while they were mostly localized in major organelles. Taken together, our study could provide important evidence for further functional characterizations toward the improvement of bacterial blight resistance in rice plants.
TTKHCNQG, CVv 421
- [1] Lin G., Chai J., Yuan S., Mai C., Cai L., Murphy R. W., Zhou W. & Luo J. (2016), VennPainter: A tool for the comparison and identification of candidate genes based on Venn diagrams.,PLoS One: e0154315.
- [2] Tran Tuan Tu, Perez-Quintero A. L., I. Wonni, S. C. D. Carpenter, Y. Yu, L. Wang, J. E. Leach, V. Verdier, S. Cunnac, A. J. Bogdanove, R. Koebnik, M. Hutin & B. Szurek (2018), Functional analysis of African Xanthomonas oryzae pv. oryzae TALomes reveals a new susceptibility gene in bacterial leaf blight of rice.,PLoS Pathog: e1007092.
- [3] Goodstein D. M., Shu S., Howson R., Neupane R., Hayes R. D., Fazo J., Mitros T., Dirks W., Hellsten U., Putnam N. & Rokhsar D. S. (2012), Phytozome: a comparative platform for green plant genomics.,Nucleic Acids Research.
- [4] Li J. Y., Wang J. & Zeigler R. S. (2014), The 3,000 rice genomes project: new opportunities and challenges for future rice research.,Gigascience.
- [5] Tanaka T., Antonio B. A., Kikuchi S., Matsumoto T., Nagamura Y., Numa H., Sakai H., Sato Y., Souvorov A., Smith-White B., Tatusova T., An S., An G., Ota O., Fuks G., Fuks G., Lu C., Meyers B. C., Chaparro C., Piegu B., Panaud O. & Echeverria M. (2008), The Rice Annotation Project Database (RAPDB): 2008 update.,Nucleic Acids Research.
- [6] Barrett T., Wilhite S. E., Ledoux P., EvangelistaC., Kim I. F., Tomashevsky M., Marshall K. A., Phillippy K. H., Sherman P. M., Holko M., Yefanov A., Lee H., Zhang N., Robertson C. L., Serova N., Davis S. & Soboleva A. (2013), NCBI GEO: archive for functional genomics data sets--update.,Nucleic Acids Res.
- [7] Nguyễn Quốc Trung, Tống Văn Hải, Trịnh Thị Lam Hồng, La Việt Hồng, Phan Thị Thu Hiền, Trần Văn Tiến & Chu Đức Hà (2022), Phân tích nhóm gen chính đáp ứng với stress hạn và mặn ở cây đậu gà (Cicer arietinum) bằng phân tích dữ liệu giải mã hệ phiên mã.,Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên.
- [8] Tống Văn Hải, Nguyễn Quốc Trung, Cao Việt Bách, Lê Thị Ngọc Quỳnh, La Việt Hồng, Hà Thị Quyến, Phạm Minh Triển & Chu Đức Hà (2021), Phân tích đặc điểm của các gene cảm ứng tín hiệu auxin đáp ứng mạnh với điều kiện hạn và nóng ở cà chua (Solanum lycopersicum).,Kỷ yếu Hội nghị công nghệ sinh học toàn quốc 2021.
- [9] Xu-Ming W., Jie Z., Yong Y., Fei-Bo Y., Juan C., Chu-Lang Y., Fang W., Ye C., Cheng-Qi Y. & Jian- Ping C. (2013), Transcriptome analysis of a progeny of somatic hybrids of cultivated rice (Oryza sativa L.) and wild rice (Oryza meyeriana L.) with high resistance to bacterial blight.,Journal of Phytopathology.
- [10] Shimono M., Koga H., Akagi A., Hayashi N., Goto S., Sawada M., Kurihara T., Matsushita A., Sugano S., Jiang C. J., Kaku H., Inoue H. & Takatsuji H. (2012), Rice WRKY45 plays important roles in fungal and bacterial disease resistance.,Molecular Plant Pathology.
- [11] Abdul Fiyaz R., Shivani D., Chaithanya K., Mounika K., Chiranjeevi M., Laha G. S., Viraktamath B. C., Subba Rao L. V. & Sundaram R. M. (2011), Genetic improvement of rice for bacterial blight resistance: Present status and future prospects.,Rice Science.
- [12] Cohen S. P., Liu H., Argueso C. T., Pereira A., Vera Cruz C., Verdier V. & Leach J. E. (2017), RNA-Seq analysis reveals insight into enhanced rice Xa7-mediated bacterial blight resistance at high temperature.,PLoS One: e0187625
- [13] Zhang H. Wang S. (2013), Rice versus Xanthomonas oryzae pv. oryzae: a unique pathosystem.,Current Opinion in Plant Biology.
- [14] Verma V., Ravindran P. & Kumar P. P. (2016), Plant hormone-mediated regulation of stress responses.,BMC Plant Biology.
- [15] Kang H., Sridhar V., Mainuddin M. & Le Duc Trung (2021), Future rice farming threatened by drought in the Lower Mekong Basin.,Scientific Reports.
- [16] Tran Dang Khanh, Vu Xuan Duong, Phi Cong Nguyen, Tran Dang Xuan, Nguyen Thanh Trung, Khuat Huu Trung, Dong Huy Gioi, Nguyen Huy Hoang, Hoang Dung Tran, Do Minh Trung & Bui Thi Thu Huong (2021), Rice breeding in Vietnam: Retrospects, challenges and prospects.,Agriculture.