Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.4.Bệnh xoăn vàng lá ở cây cà chua và chọn tạo giống cà chua kháng bệnh
CÀ CHUA KHÁNG BỆNH XOĂN VÀNG LÁ
2.4.1. Nguyên nhân, cơ chế và triệu chứng bệnh xoăn vàng lá cà chua
Bệnh xoăn vàng lá cà chua lần đầu tiên được xác định tại Israel vào năm 1930 do một nhóm các loài begomovirus khác nhau thuộc họ geminivirus gây ra, được lan truyền bởi vector bọ phấn trắng. Nhóm geminivirus này bao gồm các loài riêng biệt, nhưng chúng vẫn được gọi chung là virus xoăn vàng lá cà chua (Vidavski, 2007).
Cơ chế gây bệnh của begomovirus là do tương tác với các yếu tố kí chủ liên quan đến bộ máy tái bản. Quá trình tái bản của begomovirus xảy ra trong nhân tế bào, kể cả ở các tế bào trong phân chia. Sau khi nhiễm vào tế bào,
begomovirus khởi động bộ máy tái sinh của tế bào. Một trong các protein của tế bào kí chủ thực vật điều khiển chu kỳ tế bào là pRBR (protein retinoblastoma- related protein) chịu trách nhiệm chuyển chu kì tế bào từ pha G1 sang pha S. Protein Rep của begomovirus tương tác với pRBR của tế bào kí chủ cho phép khởi động lại chu kỳ tế bào để tạo điều kiện cho virus tái sinh (Hà Viết Cường, 2008).
Bệnh xuất hiện từ khi cây còn nhỏ cho đến khi thu hoạch, phổ biến nhất lúc cây bắt đầu ra hoa. Cây bị bệnh lá biến màu vàng nhạt trong khi gân lá còn xanh tạo thành những vết xanh vàng loang lổ, lá nhỏ lại, nhăn nheo và thô cứng, các lá ngọn bị xoăn, cây sinh trưởng kém, thấp nhỏ, phân nhiều cành, cằn không phát triển được. Cây bị bệnh sớm và nặng có thể chết. Nếu bị muộn và nhẹ thì những lá non ra sau bị xoăn, cây có thể ra hoa và quả nhưng rụng nhiều; nếu có quả thì quả nhỏ, méo mó, cứng, chất lượng kém (Vũ Triệu Mân, Lê Lương Tề, 2001).
2.4.2. Gen kháng virus xoăn vàng lá ở cây cà chua
Nhờ vào thành tựu phát triển của công nghệ sinh học, các nhà khoa học đã tìm ra vị trí các gen kháng virus xoăn vàng lá được định vị trên từng nhiễm sắc thể. Các chỉ thị phân tử liên kết với các gen đó tạo ra các bản đồ di truyền liên kết gen. Dựa vào các chỉ thị này chúng ta có thể phát hiện được sự có mặt của một gen bất kỳ nếu biết được một hoặc nhiều chỉ thị liên kết chặt với nó.
Locus Ty-1: Zamir et al., 1994 đã lập bản đồ gen Ty-1 nằm trên nhiễm sắc thể số 6 và là gen kháng trội được bắt nguồn từ loài cà chua dại Soladium chilense LA1969. Gen này định vị giữa 2 marker TG297 và TG97 thể hiện tính kháng cao và không có triệu chứng bệnh khi lây nhiễm với TYLCV (Parrella et al., 2004). Castro et al., 2007 đã lập bản đồ 6 marker ở vùng gen Mi-1 và Ty- 1
và chỉ ra SCAP marker JB1 cho thấy sự đa hình giữa các mẫu giống kiểm tra và liên kết chặt với gen Ty- 1. Để phát hiện ra locus Ty- 1 thì 4 chỉ thị sau được phát triển: chỉ thị SCAP TG97, chỉ thị CAPS sử dụng marker SCAR đồng trội Mi23 đối với locus Mi-1, chỉ thị CAPS JB- 1 (Garcia et al., 2007). Chỉ thị CAPS JB- 1 liên kết chặt với Ty- 1 đã được xác định, nó cho phép chọn lọc nhanh gen Ty- 1
bằng phản ứng PCR với một cặp mồi đặc hiệu (Castro et al., 2007). Marker JB- 1 có nguồn gốc từ RFLP C21, nó tạo ra 3 alen khác nhau nhờ cắt hạn chế sản phẩm PCR bằng emzym TaqI. Alen 1 có kích thước gần 400 bp, alen 2 có kích thước lớn hơn 400 bp và alen 3 có kích thước 500 bp. Alen 2 và 3 là đồng trội và trội
hơn alen 1. Các giống xuất hiện alen 3 là giống có gen Ty- 1, các giống có alen 1 là alen mẫn cảm với ty- 1, alen 2 có nguồn gốc từ một loài cà chua dại khác.
Cuixuan et al., 2012 đã phát triển thành công chỉ thị TG79 cho phép phát hiện và phân biệt kiểu gen kháng Ty- 1 ở cả dạng đồng và dị hợp tử. Sản phẩm PCR tạo bởi cặp mồi TG97 F/R có kích thước 398 bp sau khi cắt bằng TaqI các giống có kiểu gen kháng Ty- 1 đồng hợp cho 2 vạch là 303 bp và 95 bp, kiểu gen
Ty- 1 dị hợp tử cho 3 vạch 398 bp, 303 bp và 95 bp. Các giống không mang alen kháng thì không bị cắt.
Locus Ty- 2: được lập bản đồ trên nhiễm sắc thể số 11 với các chỉ thị RFLP TG393 và TG36 sử dụng nguồn kháng là dòng giống H24 có nguồn gốc từ
S.habrochaites (Hanson et al., 2000). Một số chỉ thị dựa trên PCR cho vùng DNA chuyển vị từ S.habrochaites được phát triển. Chỉ thị CAPS TG105A cho thấy khả năng khuếch đại và cắt hạn chế sản phẩm PCR bằng enzyme TaqI đã tạo ra các đoạn DNA đa hình cho S.habrochaites và S.lycopersicum. Một marker dựa trên PCR khác là T0302 cũng được phát triển cho locus Ty- 2 mà không phải dùng enzym giới hạn. TG 105A và T0320 liên kết chặt với nhau, khoảng cách giữa các marker này với gen Ty- 2 là xấp xỉ 10 cM (Ji et al., 2007c). Các nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ thị T0302 là chỉ thị tốt nhất đối với gen kháng Ty- 2.
Locus Ty- 3: Năm 2006, Agrama và Scott đã đưa ra bản đồ QLT cho tính kháng TYLCV và ToMoV trong các S.Chilense LA 2779 và LA 1932 sử dụng chỉ thị RAPD (Ji et al., 2007a; Pena et al., 2010). Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng có 3 vùng trên NST số 6 góp phần tạo nên tính kháng của cả 2 virus TYLCV và ToMoV. Vùng thứ nhất là vùng chứa gen kháng Ty- 1, 2 vùng khác nằm 2 bên sườn của locus sp (self- pruning) và c (potato leaf).
Khi lập bản đồ chi tiết cho tính kháng begomovirus đã nhận thấy 1 vùng DNA lớn được chuyển từ S.Chilense kéo dài từ marker C2_A2g39690 đến T0834 trong các dòng giống có nguồn gốc từ LA2779 kháng cả 2 virus TYLCV và ToMoV (Ji et al., 2007b).
Gen Ty- 3 bắt nguồn từ Solanium chilense được định vị trên nhánh dài của NST số 6 giữa 2 marker cLEG- 31- P16 và T1079 cách gen Ty- 1 khoảng 15 cM. Phía trên locus Ty- 3 vùng DNA lớn được chuyển vào và được nối với vùng Ty- 1 gần gen Mi. Gen Ty-3 là gen kháng chính được giải thích bởi mức độ biến thiên kiểu hình cao ở 2 mẫu giống nhưng có các gen kháng khác nhau được đưa vào để làm tăng tính kháng (Ji et al., 2007b).
Locus Ty- 4: (Ji et al., 2008) đã phát hiện 1 vùng chuyển vị S. Chilense 14cM trên nhánh dài của NST số 3 trong một số dòng giống kháng có nguồn gốc từ LA1932. Một locus kháng begomovirus mới là Ty- 4 được lập bản đồ với các marker vào khoảng 2.3 cM giữa C2_At4g17300 và C2_At5g60160 trong vùng chuyển vị (Ji et al., 2009). Phân tích quần thể phân ly về locus Ty- 3 và Ty- 4 cho thấy Ty- 3 giải thích 59,6 % biến dị kiểu hình kháng, Ty- 4 chỉ giải thích 15,7 % biến dị kiểu hình kháng như vậy có thể thấy rằng Ty- 4 đã tạo ra một hiệu ứng kháng TYLCV nhỏ hơn Ty- 3 (Ji et al., 2009).
Locus Ty- 5: Anbinder et al., 2009 đã lập bản đồ một QLT lớn và 4 QLT nhỏ góp phần tạo nên tính kháng TYLCV trong dòng giống TY172 có nguồn gốc từ S. peruvianum. QLT lớn được đặt tên là Ty- 5 đã được lập bản đồ trên nhiễm sắc thể số 4 trong vùng lân cận của marker SINAC1 và chịu 39,7- 46,6 % biến dị kiểu hình.
Hình 2.1. Bản đồ gen Ty-1, Ty-2, Ty-3, Ty-4, Ty-5 trên NST
Như vậy có thể tổng kết rằng việc ứng dụng marker phân tử sẽ giúp phát hiện các gen kháng một cách nhanh và hiệu quả nhất. Cho đến nay việc xác định gen kháng virus xoăn vàng lá chủ yếu tập trung vào 3 gen Ty- 1, Ty- 2, Ty- 3
(Pena et al., 2010) trong đó việc nghiên cứu chọn tạo giống cà chua kháng virus xoăn vàng lá được tập trung ưu tiên cho gen Ty-3.