i quan h gi a ký sinh và ký ch , c ng v i nh h ng c a môi tr ng là ch thu hút s quan tâm c bi t c a các nhà khoa h c trong khi nghiên c u tính kháng sâu b nh h i i v i cây tr ng.
hi u bi t v d ch t h c, sinh lý h c, sinh h c phân t , di truy n h c, qu n th h c vô cùng c n thi t cho chi n l c t o tính kháng b n v ng i v i s n xu t cây tr ng.
M t trong nh ng thành t u có ý ngh a nh t trong th p k qua i v i cây lúa là s ti p c n m t cách h th ng i v i b nh b c lá và b nh o ôn, ng i ta xem ó nh m t mô hình m u trong nghiên c u m i t ng quan gi a ký ch và ký sinh. Các h th ng nghiên c u b nh h c trên c s di truy n h c ã th c s t o ra s c h p n c a ngành sinh h c trong gi i thích hi n t ng ng ti n hóa c a ký ch và ký sinh [133].
Do tính ch t bi n d c a n m b nh, ng i ta ang ng tr c m t th thách vô cùng khó kh n ki m soát b nh h i cây tr ng, nh m xác nh tính kháng b n ng. ó là tính kháng c a cây ch c th hi n m t cách lâu dài, trên nhi u vùng canh tác r ng l n. Tính kháng b n v ng còn c xem xét d i góc "ch t l ng a tính kháng". Trên th c t , tính kháng b n v ng th ng k t h p v i tính kháng không chuyên tính và có tính ch t s l ng, nh ng s hi u bi t v m i quan h này n ch a rõ ràng trên c s sinh hóa h c. Thông qua phân tích di truy n, ng i ta có th d a trên ki u hình c a tính kháng b n v ng gi i thích c s di truy n c a nó [132]. G n ây, vi c phân l p các gen kháng b nh h i cây lúa và nhi u loài khác ã c th c hi n thành công. u này giúp cho chúng ta kh ng nh c s khoa c c a c u trúc phân t và hóa sinh trong nghiên c u các gen kháng. T ó, ng i ta s ti p t c tìm hi u thêm c s phân t c a tính kháng b n v ng.
* V di truy n h c
Khi tr ng m t gi ng mang gen kháng m i trên ng thì s có m t nòi sinh lý có gen c xu t hi n t n công gi ng mang gen m i, ban u ký sinh chi m m t t l nh và t n công t do cây kháng trên di n r ng. Theo th i gian, qu n th n m ký sinh c nhân lên n m t lúc nào ó m nh phá v c qu n th ký ch mang gen kháng m i [13]. M t gen kháng m i có th b o v cây tr ng vài tháng n vài m có khi vài ch c n m, gen kháng b nh cháy lá Nh t th ng ch u ng c ba m, gi ng IR48 b nhi m cháy lá sau g n 20 n m phóng thích (1980-2000), ph n n các gi ng lúa phóng thích BSCL u b nhi m cháy lá tr l i do áp l c thâm canh. Ngoài ra, tính ch ng ch u i v i b nh là k t qu do di truy n ký ch u khi n cho phép ký sinh phát sinh và phát tri n theo ký ch nh ng cây ch v n t ng tr ng t t nh tr ng h p IR64 và IR20 nhi m b nh cháy lá nh ng trên di n tích ng v n m b o c n ng su t [13], [17]. Ho c c tính t ng ng nhau c a ký sinh và tính kháng c a ký ch . Khi cây tr ng c ch ng v i hai dòng sinh lý khác nhau gi ng có th kháng v i dòng này và nhi m v i dòng khác, ng c l i m t nòi gây b nh em ch ng cho 2 gi ng m t gi ng bi u hi n nhi m, gi ng kia bi u hi n kháng. Tr ng h p m t, m t nòi s h u v t li u di truy n có th t n công cây tr ng ó, còn nòi khác thì không th , tr ng h p hai, gi ng cây tr ng ch a v t li u di truy n ch ng l i ký sinh g i là kháng, gi ng còn l i không có v t li u di truy n này nên nhi m [13].
Flor s ng ti n hóa c a ký ch và ký sinh có th c gi i thích b i thuy t gen ch ng gen [56]. M i gen u khi n c tính c a ký sinh u có gen kháng ng ng c a ký ch nh m vô hi u hóa ho t ng gây h i c a ký sinh. H c thuy t gen ch ng gen cho th y ký sinh có gen không mang tính c và cây tr ng mang gen kháng t ng ng là s ph i h p mà nhà ch n gi ng áp d ng th ng xuyên. Nhà ch n gi ng ph i ph i tr n các gen kháng m i vào công tác t o gi ng c i ti n. Tuy nhiên, gi ng s tr thành nhi m i v i dòng sinh lý m i. Ng i ta ti p t c ph i tìm gen kháng m i c a cây ch và tính toán th i gian t n t i c a gi ng tr c ti n ti n
hóa c a ký sinh. Có vài tr ng h p gi ng kháng n gen v n có th t n t i nhi u m [13].
* V sinh lý, sinh hóa h c
- Ph n ng tr c ti p trong mô b t n công: khi m m b nh t n công cây tr ng, bên trong cây x y ra nhanh các ph n ng nh ng n i b xâm nhi m trong vòng vài phút. S thay i c a m t s enzyme và các ph n ng hóa h c thúc y các ph n ng x y ra v i m c khác nhau. Các ph n ng này bao g m s sinh t ng h p kh i l ng l n c a nhóm có ho t tính oxy hóa cao bao g m H2O2 g i là s b c phát oxy hóa, có vai trò nh hàng rào c n u tiên, làm ch m l i s lan tràn c a m m nh và s kh i u c a tín hi u, d n n có nhi u s thay i bi n d ng bên trong cây b nhi m [123].
- Ph n ng t i ch thay i s bi n d ng và d n n c m ng c a gen t v : cây tr ng b m m b nh t n công, trong mô cây b xâm nhi m s t bi n i v bi n ng con ng th c p là tích t các h p ch t phenol. Các h p ch t này có hi u qu có th di t khu n tr c ti p (phytoalexin), ho c có th tích t t o ra m t rào n v t lý ch ng l i s lan tràn c a m m b nh (lignin) ho c có th tham gia m t trong s ph n ng t v c a cây nh là các h p ch t tín hi u (axit salicylic, axit benzoic) [123].
- Kh n ng t v ban u và s ph n ng t c th i: Khi cây tr ng kháng v i m b nh thì có kh n ng nh n bi t m m b nh ngay khi có s xâm nhi m, các ph n ng t v u tiên x y ra r t nhanh trong vòng vài phút làm thay i v m t sinh lý và hình thái bên trong ho c chung quanh các t bào b nhi m. Ph n ng siêu nh y c m x y ra tr c, do có s t ng h p m nh c a các nhóm ho t tính oxy hóa cao, s thay i c c c a màng t bào và th m th u c a ion, s t ng c ng vách t bào qua các s n ph m trung gian c a AOS và s phospho hóa. Các hi n t ng này góp ph n gi i h n m m b nh lan tràn trong mô b nhi m [123].
- S b c phát oxy hóa: là hi n t ng sinh ra nhóm có ho t tính oxy hóa cao (AOS), x y ra trong quá trình cây tr ng bi n d ng bình th ng ho c do b s c môi tr ng tích t nên, các ch t hóa h c và s t n công c a m m b nh [35] ho c do s
ng tác gi a m m b nh và ký ch [87]. Hi n t ng này t o ra các s n ph m nh H2O2, O2- và OH- là ch t c nguy hi m n các t bào c a cây tr ng ho c có th có
i trong s hình thành lignin c a vách t bào [57] ho c giúp cây tr ng hình thành ph n ng b o v khi m m b nh t n công [87].
- Ph n ng siêu nh y c m và các m i quan h bi u hi n tính kích kháng: là ph n ng kích thích t bào ch t t i v trí xâm nhi m c a m m b nh, nh m gi i h n phát tri n c a m m b nh và giúp cây tr ng ch ng l i v i tác nhân gây b nh [123]. Ph n ng siêu nh y c m có c là do s tích t nhanh các h p ch t phenol quanh các t bào b nhi m. Các enzyme polyphenol oxidase và peroxidase, oxi hóa
p ch t phenol thành nh ng h p ch t quinone có tính c [40].
- Các protein có liên quan n s phát sinh b nh (pathogensis-related- protein, PRs): PR protein là nh ng protein c tích t sau khi có s t n công c a m b nh ho c khi có x lý ch t m i [131]. Trên cây lúa, khi b nhi m v i n m
Pyricularia grisea ho c khi x lý v i d ch trích nuôi c y t n m này có s gia t ng ho t tính PR-2 ( -1,3- glucanase) và PR-3 (chitinase) [53]. Tharreau [128] cho th y có vài PR-protein có tính ho t hóa b o v cây lúa ch ng l i n mPyricularia grisea. * V ph ng di n sinh h c phân t
- Gen kháng b nh o ôn: nghiên c u di truy n tính kháng b nh o ôn có th nói c b t u vào u th p niên 1960 [28]. T ó di truy n tính kháng c nghiên c u r t sâu, có h n 50 gen ch l c và nhi u gen ph ã c công b [79].
- Chi n l c nghiên c u “map-based cloning”: V i s phát tri n c a ADN- marker, vi c phát hi n và l p b n gen cho b nh o ôn ã c th c hi n trên nhi u gen tr i kháng b nh c a gi ng.
- ánh d u transposon: Shimamoto và các ng s c a ông ã áp d ng ph ng pháp ánh d u transposon d ng chuy n vào cây lúa nh m xác nh gen kháng b nh o ôn trong cây [5].
- Kích thích gen ph n ng t v c a cây ch : Xu [136] cho r ng 10 thành viên c a h gen trong l p chitinase th 1 ã c clone hóa và nh ng chitinase l p I r t quan tr ng trong ph n ng t b o v c a cây lúa i v i m m b nh là n m.
c chitinase c gia t ng trong cây lúa chuy n n p gen th hi n tính ch t kháng i v i s xâm nhi m c a b nh o ôn [146].
- Gen có vai trò ti n sâu vào mô cây ch : tr ng tâm c a ti n trình xâm nh p a n m gây b nh o ôn là hình thành a bám (appressorium) [8]. Vì tính ch t quan tr ng c a s hình thành a bám trong quá trình xâm nh p, có nhi u nghiên u trên c s tín hi u di truy n và tín hi u sinh hóa tìm cách vô hi u hóa s phát tri n c a a bám. Choi [48] ã phân l p gen “adenylate cyclase” (MAC1), men này có vai trò xúc tác chuy n i ATP thành cAMP s t phá c a gen MAC1 làm t s hình thành a bám, gi m s phát tri n t bào sô ma, gi m s hình thành và n y m m c a bào t . M t ti n trình truy n tín hi u khác trong s hình thành a bám là genMAP kinase (PMK1) nh ng t bi nPmk không th hình thành a bám. Shi [119] xác nh hàng lo t các th t bi n c a bào t làm l ra nh ng khuy t m khác nhau trong quá trình hình thành bào t . t bi nCON7 vàCON1 s s n xu t ra các bào t b t th ng và làm m t i hoàn toàn kh n ng hình thành a bám.