Xác định được gen kháng bệnh đốm lá lớn

Những người trồng ngô ở miền Trung Tây (nước Mỹ) hiểu quá rõ các triệu chứng của bệnh đốm lá lớn trên ngô với các vết bệnh xanh xám trên lá có thể lan rộng trên bản lá gây thiệt hại lớn cho năng suất nếu không được phát hiện và phòng trừ sớm. Gen kháng đã được xác định trong ngô, nhưng nấm bệnh đã tìm cách “lẩn trốn xung quanh hệ thống phòng thủ” của ngô. Bây giờ, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách loại bỏ nấm để bảo vệ cây ngô và họ có thể sử dụng kiến thức này để giúp cây ngô trở lại “cuộc chiến”.

“Chúng tôi đang tìm kiếm các gen trong nấm kích hoạt bệnh ở ngô. Với thông tin này, giống ngô một ngày nào đó có thể xây dựng tính kháng bền vững trong tương lai”, Santiago Mideros, nhà bệnh cây, Khoa Cây trồng tại Đại học Illinois nói.

Trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Bệnh cây, Mideros và các đồng nghiệp đã xác định được hai trong số những gen gây bệnh trong ngô. Nhưng để tìm ra kết quả có ý nghĩa, điều quan trọng là bạn phải biết làm thế nào để có sự tương tác giữa nấm và gen của ngô.

Một số gen giúp ngô chống lại các chủng khác nhau của bệnh đốm lá lớn trên ngô là: HT1, HT2, HT3 và HTN. Những gen này có thể là dấu hiệu của các loại protein bảo vệ cây khỏi bị tấn công bởi các loại nấm, nhưng cơ chế chính xác chưa được biết. Khi tính kháng bị phá vỡ – ngô một lần nữa trở nên nhạy cảm – đó là lúc nấm có một bước tiến hóa để tránh bị phát hiện bởi cây trồng.

“Khi bạn đi qua cửa an ninh tại sân bay, nhân viên sân bay sẽ tìm kiếm vũ khí. Trong cùng một phương cách, thực vật cũng sẽ tìm kiếm “vũ khí” mà các mầm bệnh có. Nhưng mầm bệnh có thể bỏ một “vũ khí” này và chọn một loại khác – một loại nào đó mà cây không thể phát hiện. Cho nên nếu nó có “vũ khí” khác, thì mầm bệnh vẫn sẽ là nguy hiểm”, Mideros nói.

Sự tương tác giữa gen ngô và nấm đã được biết đến trong nhiều thập kỷ, nhưng cho đến bây giờ, các nhà khoa học không biết cấu trúc phân tử của những gen trong nấm hoặc xác định vị trí của nó trong bộ gen. Để có được thông tin này, nhóm nghiên cứu đã phối hợp các chủng khác nhau của các loại nấm: một chủng gây bệnh trên cây ngô HT1 và một chủng khác không có. Sau đó, họ lập bản đồ gen từ thế hệ con cháu.

“Dựa trên dữ liệu từ các thế hệ con cháu, chúng tôi có thể phát hiện được gen cho phép tìm ra nguyên nhân các loại nấm gây bệnh”, Mideros giải thích. Họ khẳng định vị trí của một gen nấm có liên quan đến bệnh là AVRHt1 và tìm thấy một vị trí của “ứng cử viên” khác là AVRHt2. Các nhà nghiên cứu cũng xác định dấu vết phân tử mà từ đó xác định dễ dàng hơn các chủng gây bệnh trong tương lai.

“Bây giờ chúng ta có vị trí phân tử, chúng ta có thể lấy mẫu từ tự nhiên và tìm ra các chủng vi khuẩn gây bệnh từ đó. Cuối cùng, nông dân có thể có thể trồng giống ngô có khả năng chống các mầm bệnh cụ thể hiện diện trong khu vực của họ”, Mideros nói.

Mideros nhấn mạnh rằng cần phải làm nhiều hơn nữa để có được kết quả. Nhưng bước đầu tiên là đã tìm ra đường hướng tiếp theo.

Bài báo “Yếu tố quyết định độc lực và thí nghiệm mở rộng trong ống nghiệm đã định vị bản đồ gen của Setosphaeria turcica” được xuất bản trong ấn phẩm Bệnh Cây. Đồng tác giả với Mideros còn có Chia-Lin Chung từ Đại học Quốc gia Đài Loan; Jesse Poland từ USDA-ARS và Tyr Weisner-Hanks, Donliang Wu, Ariel Fialko, Gillian Turgeon,  Rebecca Nelson từ Đại học Cornell. Quỹ McKnight và Dự án của USDA đã hỗ trợ nghiên cứu.

Lời tác giả: Bệnh Đốm lá lớn trên ngô (tiếng Anh là – northern corn leaf blight) do nấm Setosphaeria turcica gây ra. Nấm này trước đây có tên là Helminthosporium turcicum. Có tài liệu còn có tên là Exserohilum turcicum.

Khuivandam@

Dịch từ: Northern corn leaf blight genes identified in new study. (AgroNews. 15/01/2018). Source: University of Illinois