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

Phùng Thị Thu Hương, Trần Thị Thanh Huyền, Phạm Phương Ngọc, Cao Lệ Quyên(2), Phạm Xuân Hội(1), Nguyễn Duy Phương

Phân lập và thiết kế gRNA chỉnh sửa promter OsSWEET13 liên quan đến bệnh bạc lá trên lúa Bắc thơm 7

Designing gRNA for editing promoter OsSWEET13 related to bacterial leaf blight disease in bt7 rice variety

Nông nghiệp & Phát triển nông thôn

2020

21

20 - 28

1859 - 4581

Chỉnh sửa gen, Bệnh bạc lá, CRISPR/CAS9, OsSWEET13, TAL effector, Xanthomonas oryzae

Bacterial leaf blight, CRISPR/CAS9, OsSWEET13, TAL effector, Xanthomonas oryzae, Gene editing

Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra là một trong những bệnh hại nghiêm trọng nhất ở lúa. Giống lúa Bắc thơm 7 (BT7) là giống chủ lực của các tỉnh phía Bắc nhưng lại rất mẫn cảm với bệnh bạc lá. OsSWEET13 thuộc họ gen OsSWEET mã hóa các protein vận chuyển saccrose, có liên quan đến cơ chế xâm nhiễm của vi khuẩn bạc lá ở thực vật. Trong nghiên cứu này, promoter OsSWEET13 đã được phân lập từ DNA tổng số của giống lúa BT7. Kết quả cho thấy trình tự DNA phân lập được dài 640 bp, giống lần lượt 99,38% và 92,3% so với OsSWEET13 của lúa Japonica Nipponbare (AP014968.1) và Indica Shuhui498 (CP018168.1), chứa trình tự bám cho protein độc TAL (transcription activator-like) PthXo2(A) của Xoo. Dựa trên trình tự DNA phân lập được, hai cấu trúc gRNA đã được thiết kế với mục đích chỉnh sửa vị trí bám đặc hiệu của PthXo2(A) trên promoter OsSWEET13 và bất hoạt hoàn toàn gen OsSWEET13 bằng công nghệ CRISPR/CAS9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9), hướng tới mục tiêu tạo giống lúa BT7 năng suất cao có khả năng kháng bệnh bạc lá trong tương lai.

Bacteria leaf blight (BLB) caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is one of the most serious diseases in rice. Bac thom 7 (BT7) rice variety is a major rice cultivars in the Northern region of Vietnam, but it is susceptible to BLB. OsSWEET13 is a member of the OsSWEET family - which encodes the saccrose transport protein, it is involved in the infection mechanism of BLB in plants. In this study, the OsSWEET13 promoter was isolated f-rom the total DNA of BT7 rice variety. The results showed that the isolated DNA sequence has size of 640 bp, with the similarity of 99.38% and 92.3% for the published sequence of OsSWEET13 (AP014968.1) and (CP018168.1) respectively, contains a effector binding element (EBE) that reconized by PthXo2 - the type III secretory transcription activator-like (TAL) proteins of the Xoo. Based on the isolated DNA sequence, two gRNAs (guide RNA) was designed to edit the EBE sequence on the OsSWEET13 promoter and knockouting the OsSWEET14 gene using CRISPR/CAS9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) system aims to generate high-yielding rice varieties resistant to BLB in future.

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.; Yang B. (2015), Gene targeting by the TAL effector PthXo2 reveals cryptic resistance gene for bacterial blight of rice.,The Plant journal: for cell and molecular biology 82.
  • [2] Streubel J.; Pesce C.; Hutin M.; Koebnik R.; Boch J.; Szurek B. (2013), Five phylogenetically close rice SWEET genes confer TAI. effector-mediated susceptibility to Xanthomonas oryzae pv. oryzae.,New Phytol., 200:808-81.
  • [3] Smith L. M.; Sanders J. Z.; Kaiser R. J.; Hughes P.; Dodd C.; Connell C. R.; Heiner C.; Kent S. B.; Hood L. E. (1986), Fluorescence detection in automated DNA sequence analysis.,Nature, 321 (6071) :674-679.
  • [4] Shen B.; Zhang W.; Zhang J.; Zhou J.; Wang J.; Chen L.; Wang L.; Hodgkins A.; Iyer V.; Huang X.; Skames W . C. (2014), Efficient genome modification by CRISPR-Cas9 nickase with minimal off-target effects.,Nat. Methods, 11 (4)-.399-402.
  • [5] Sambrook J.; Russel D. W. (2001), Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed.,Cold Spring Harbour Laboratory, Cold spring Harbour, NY.
  • [6] Romer P.; Strauss T.; Hahn S.; Scholze H.; Morbitzer R.; Grau J.; Bonas U.; Lahaye T. (2009), Recognition of AvrBs3-like proteins is mediated by specific binding to promoters of matching pepper Bs3 alleles.,Plant Physiol. 150(4):1697-1712.
  • [7] Romer P.; Recht S.; Lahaye T. (2009), A single plant resistance gene promoter engineered to recognize multiple TAL effectors f-rom disparate pathogens.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106(48):20526-20531.
  • [8] Oliva R.; Ji C.; Atienza-Grande G.; Huguet- Tapia J. C. ; Perez-Quintero A. (2019), Broad­ spectrum resistance to bacterial blight in rice using genome editing.,37(11): 1344-1350.
  • [9] Nekrasov V.; Staskawicz B.; Weigel D.; Jones J.D.; Kamoun S. (2013), Targeted mutagenesis in the model plant Nicotiana benthamiana using Cas9 RNA- guided endonuclease.,Nat. BiotechnoL, 31(8):691- 693.
  • [10] Nakashima K.; Jan A.; Todaka D.; Maruyama K.; Goto S.; Shinozaki K.; Yamaguchi-Shinozaki K. (2014), Comparative functional analysis of six drought responsive promoters in transgenic rice.,Planta, 239(1):47-60.
  • [11] Mew T. W. (1987), Current Status and Future Prospects of Research on Bacterial Blight of Rice.,Annual Review of Phytopathology, 25(1): 359- 382.
  • [12] Liang G.; Zhang H.; Lou D.; Yu D. (2016), Se-lection of highly efficient scrRNAs for CRISPR/Cas9-based plant genome editing.,Sci. Rep., 6:21451.
  • [13] Kay S., Hahn S.; Marois E.; Wieduwild R.; Bonas U. (2009), Detailed analysis of the DNA recognition motifs of the Xanthomonas type III effectors AvrBs3 and AvrBs3Deltarep16.,Plant J., 59(6):859-871.
  • [14] Jha G.; Ramanan R.; Sonti R. (2007), Functional Interplay Between Two Xanthomonas oryzae pv. oryzae Secretion Systems in Modulating Virulence on Rice.,Molecular plant-microbe interactions: MPMI, 20: 31-40.
  • [15] Huhn 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.
  • [16] Hummel AW.; Doyle EL.; Bogdanove AJ. (2012), Addition of transcription activator-like effector binding sites to a pathogen strain-specific rice bacterial blight resistance gene makes it effective against additional strains and against bacterial leaf streak.,New Phytol., 195(4):883-893.
  • [17] Huang S.; Antony G.,; Li T.; Liu B.; Obasa K.; Yang B.; White F. F. (2016), The broadly effective recessive resistance gene xa5 of rice is a virulence effector-dependent quantitative trait for bacterial blight.,Plant J., 86 (2): 186-94.
  • [18] Grau J.; Wolf A.; Reschke M.; Bonas U.; Posch S.; Boch J. (2013), Computational predictions provide insights into the biology of TAL effector target sites.,PLoS Comput. Biol., 9(3):e1002962.
  • [19] Doyle J. J.; Doyle J. L. (1990), Isolation of plant DNA f-rom fresh tissue.,Focus, 12: 13-15.
  • [20] 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): 1250-5.
  • [21] Cheng Q.; Mao W.; Xie W.; Liu Q.; Cao J.; Yuan M.; Zhang Q.; Li X.; Wang S. (2017), C-haracterization of a disease susceptibility locus for exploring an efficient way to improve rice resistance against bacterial blight.,Sci China Life Set, 60(3):298-306.
  • [22] 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.
  • [23] Chen L. Q.; Hou B. H.; Lalonde S.; Takanaga H.; Hartung M.; Qu X. Q.; Guo W. J.; Kim J. G.; Underwood W.; Chaudhuri B.; Chermak D.; Antony G.; White F.; Somerville S.; Mudgett M. B. ; F-rommer W. (2010), Sugar transporters for intercellular exchange and nutrition of pathogens.,Nature, 468: 527-532.
  • [24] Bortesi L.; Fischer R. (2015), The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond.,Biotechnol. Adv., 33(1):41-52.
  • [25] Boch J.; Bonas U. (2010), Xanthomonas AvrBs3 family-type III effectors: discovery and function.,Annu. Rev. Phytopathol, 48:419-36.
  • [26] 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.,PlantBiotechnol. J., 15(3):306-317.
  • [27] 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.