BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,429,324
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Bảo vệ thực vật

Trần Lan Đài, Phùng Thị Thu Hương, Cao Lệ Quyên(2), Nguyễn Văn Cửu, Nguyễn Thị Thu Hà, Phạm Xuân Hội(1), Nguyễn Duy Phương

Thiết kế cấu trúc chỉnh sửa gen OsSWEET liên quan đến bệnh bạc lá trên lúa TBR225

Design of T-DNA construct for editing SWEET genes involved bacterial leaf blight disease in TBR225 rice variety

Nông nghiệp & Phát triển nông thôn

2022

11

11 - 18

1859-4581

Bạc lá, Lúa TBR225, Cấu trúc, Thiết kế, Chỉnh sửa

Silver leaf, Rice TBR225, Structure, Design, Edit

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 /a/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 lúaTBR225 đã được thiết kế bằng các công cụ tin sinh. Các crRNA đã đưọc ghép nối vào vị trí BtgZI và Bsal trên vector trung gian pENTR4; toàn bộ cấu trúc biểu hiện sgRNA đã đưọc 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.

Bacterial leaf blight (BLB) disease is caused by Xanthomonas oryzaeyv. 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 tai 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 OsSWEET13anA OsSWEET14 promoters of the TBR225 rice variety. Designed crRNAs were in-serted into BtgTX and Bsa\ sites, respectively, of pENTR4 vector; sgRNA exression construct then ligated into pCas9 vector for generating the T-DNA construct expressing the TBR225 OsSWEET13 and OsSWEET14eảìteả 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.

TTKHCNQG, CVv 201

Xem toàn văn
  • [1] Zhou J.; Peng Z.; Long J.; Sosso D.; Liu B.; Eom J.-S. Huang S.; Liu S.; Cruz C.; F-rommer W.; White F. And; Yang B. (2015), Gene targerting by the TAL effector PthXo2 reals cryptic resistance gene for bacterial blight of rice.,Plant J., 82(4):632-43.
  • [2] Zeng X.; Luo Y.; Vu N. T. Q.; Shen S.; Xia K.; Zhang M. (2020), CRISPR/Cas9-mediated mutation of OsSWEET14 in rice cv. Zhonghua11 confers resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae without yield penalty.,BMC Plant Biol., 20(1):313. doi: 10.1186/s12870-020-02524-y.
  • [3] Zafar K.; Khan M. Z.; Amin I.; Mukhtar Z.; Yasmin S.; Arif M.; Ejaz K.; Mansoor S. (2020), Precise CRISPR-Cas9 mediated genome editing in super basmati rice for resistance against bacterial blight by targeting the major susceptibility gene.,Front. Plant Sci. 11:575. doi: 10.3389/fpls.2020.00575
  • [4] Vũ Hoài Sâm; Nguyễn Thanh Hà; Cao Lệ Quyên; Nguyễn Duy Phương; Phạm Xuân Hội (2019), Nghiên cứu vai trò gen OsSWEET14 trong quá trình xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh bạc lá trên lúa Bắc thơm 7.,Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2(353): 13-19.
  • [5] Streubel J.; Pesce C.; Hutin M.; Koebnik R.; Boch J.; Szurek B. (2013), Five phylogenetically close rice SWEET genes confer TAL effector-mediated susceptibility to Xanthomonas oryzae pv. oryzae.,New Phytol., 200:808-81.
  • [6] Phùng Thị Thu Hương; Nguyễn Duy Phương; Phạm Xuân Hội (2018), Nghiên cứu phân lập promoter OsSWEET14 và thiết kế cấu trúc gRNA tăng cường khả năng kháng bệnh bạc lá của giống lúa TBR225.,Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 23: 42-49.
  • [7] Oliva R.; Ji C.; Atienza-Grande G.; Huguet-Tapia J.C.; Perez-Quintero A. (2019), Broad spetrum resistance to bacterial blight in rice usung genome editing.,Nature biotechnology, 37(11): 1344- 1350.
  • [8] Ma X.; Zhang Q.; Zhu Q.; Liu W.; Chen Y.; Qiu R.; Wang B.; Yang Z.; Li H.; Lin Y.; Xie Y.; Shen R.; Chen S.; Wang Z.; Chen Y.; Guo J.; Chen L.; Zhao X.; Dong Z.; Liu Y. G. (2015), A robust CRISPR/Cas9 system for convenient, high-efficiency multiplex genome editing in monocot and dicot plants.,Molecular Plant, 8(8):1274–1284.
  • [9] Liang G.; Zhang H.; Lou D.; Yu D. (2016), Se-lection of highly efficient sgRNAs for CRISPR/ Cas9-based plant genome editing.,Sci. Rep., 6: 21451.
  • [10] Kim Y. A.; Moon H.; Park C. J. (2019), CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of Os8N3 in rice to confer resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae.,Rice, 12(1):67. doi: 10.1186/s12284-019- 0325-7.
  • [11] Hutin M.; Sabot F.; Ghesquière A.; Koebnik R.; Szurek B. (2015), A knowledge-based molecular screen uncovers a broad spectrum OsSWEET13 resistance allele to bacterial blight f-rom wild rice.,Plant J., 84(4):694-703.
  • [12] Doyle E. L.; Stoddard B. L.; Bogdanove A. J (2013), TAL effector: highly adaptable phytobacterial virulence factors and redily engineered DNA targeting proteins.,Trends Cell Biol, 23(8): 390-398.
  • [13] Doench J. G.; Fusi N.; Sullender M.; Hegde M.; Vaimberg E. W.; Donovan K.F.; Smith I.; Tothova Z.; Wilen C.; Orc-hard R.; Virgin H. W.; Listgarten J.; Root D. E. (2016), Optiimized sgRNA design to maximize activity and minimize off-target effects of CRISPR-Cas9.,Nat. Bio., 34 (3):184-191.
  • [14] Dang Y.; Jia G.; Choi J.; Ma H.; Anya E.; Ye C.; Shankar P; Wu H. (2015), Optimizing sgRNA structure to improve CRIPSR-Cas9 knockout efficiency.,Genome Biology, 280.
  • [15] Chu Z.; Yuan M.; Yao J.; Ge X.; Yuan B.; Xu C.; Li X.; Fu B.; Li Z.; Bennetzen J. L.; Zhang Q.; Wang S. (2006), Promoter mutations of an essential gene for pollen development result in disease resistance in rice.,Genes Dev., 20(10):1250-1265.
  • [16] Chen L. Q.; Qu X. Q.; Hou B. H.; Sosso D.; Osorio S.; Fernie A. R.; F-rommer W. B. (2012), Sucrose efflux mediated by SWEET proteins as a key step for phloem transport.,Science, 335(6065):207-11.
  • [17] Bortesi L.; Fischer R. (2015), The CRISPR/ Cas9 system for plant genome editing and beyond.,Biotechnol. Adv., 33(1):41-52.
  • [18] Boch J.; Bonas U. (2010), Xanthomonas AvrBs3 family-type III effectors: discovery and function.,Annu. Rev. Phytopathol., 48:419-36.
  • [19] Blanvillain-Baufumé S.; Reschke M.; Solé M.; Auguy F.; Doucoure H.; Szurek B.; Meynard D.; Portefaix M.; Cunnac S.; Guiderdoni E.; Boch J.; Koebnik R. (2017), Targeted promoter editing for rice resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae reveals differential activities for SWEET14-inducing TAL effectors.,Plant Biotechnol. J., 15(3):306-317.
  • [20] Antony G.; Zhou J.; Huang S.; Li T.; Liu B.; White F.; Yang B. (2010), Rice xa13 recessive resistance to bacterial blight is defeated by induction of the disease susceptibility gene Os11N3.,Plant Cell, 22(11):3864-76.