Cơ chế ựề kháng vi rút của cây cà chua chuyển gen

Một phần của tài liệu Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chuyển gen kháng virus xoăn vàng lá cho giống cà chua DM166 (Trang 29 - 31)

Bộ gen hoạt ựộng thông qua việc truyền thông tin tổng hợp protein từ DNA trong nhân tế bào bào ựến bộ máy tổng hợp protein trong tế bào chất. Những thông tin này ựược truyền tải bởi RNA thông tin (mRNA). Với cây chuyển gen, chúng ta ựã tạo ra tắnh kháng tắch cực và hiệu quả cho cây trồng chống lại vi rút. Có nhiều cách giải thắch về tắnh kháng của cây chuyển gen, theo Baulcombe (2004) tắnh kháng của cây chuyển gen gọi là tắnh kháng có ựược nhờ chắnh yếu tố gây bệnh [26]. Gen ựược chuyển vào cây là những gen có chức năng khác nhau của vi rút: gen mã hóa protein vỏ, gen mã hóa protein vận chuyểnẦ hay gen ựược thiết kế có ựầu là những ựoạn lặp lại ngược chiềụ Dù bằng cách nào thì mục ựắch cuối cũng vẫn là ngăn cản quá trình nhân bản và di chuyển của vi rút trong cây trồng.

Từ những năm 1990 khi công nghệ chuyển gen ựã khá phát triển, người ta thấy có hiện tượng nếu trong sinh vật có nhiều bản sao ựược chuyển nạp thì lại có hiện tượng không tìm thấy sản phẩm protein, mặc dù các bản sao của gen ựó vẫn phiên mã tạo ra số lượng lớn mRNẠ Như vậy không phải số lượng bản sao của một gen càng nhiều thì càng cho nhiều sản phẩm protein. Các nhà khoa học ựã chỉ ra rằng một gen biến nạp vào hệ gen mới ựã bị kìm hãm biểu hiện bởi một gen nội tại tương ựồng có cùng cấu trúc và chức năng. Van der Krol và cộng sự và Napoli và cộng sự 1990 gọi ựây là hiện tượng ựồng ức chế hay là sự bất hoạt gen sau phiên mã [43]. Cơ chế gây bất hoạt gen với tên gọi là quá trình can thiệp RNA, ựược kắch hoạt khi phân tử RNA tồn tại trong tế bào với cấu trúc sợi ựôị RNA sợi ựôi kắch hoạt một cơ chế hóa sinh ựể phân hủy các phân tử mRNA có mã di truyền giống với nó. Khi các phân tử mRNA này biến mất, gene tương ứng bị bất hoạt, và không có protein nào do gene ựó mã hóa ựược tạo rạ Theo họ cơ chế gây bất hoạt gen này có liên quan ựến một số RNA kép ngắn (dsRNA), cả hai sợi phiên mã và không phiên mã ựều có thể làm bất hoạt DNA gen tương ựồng với nó. Cơ chế hoạt ựộng của RNAi gây bất hoạt hoặc giảm hoạt hóa theo đỗ Năng Vịnh ựược tóm tắt như sau [6].

DsRNAi có chiều dài khoảng vài trăm bp ựược cắt bởi enzyme Dicer + ATP

Tạo ra các siRNA có từ 21-33 bp)

Phức hợp RISC + ATP sẽ mở xoắn siRNA kép.

Tạo ra các siRNA sợi ựơn sẽ bám vào mRNA ựắch, tương ựồng với nó làm mRNA bị phân hủy

RNA dependent RNA polymerase (RdRP)

Nhân siRNA mới

Trên thực tế ựã có rất nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ RNAi trong lĩnh vực chống chịu ở thực vật mà trọng tâm là chống chịu vi rút. Ban ựầu công nghệ Ộức chế genỢ bằng siRNA ựược coi là chỉ có hiệu quả cho tạo giống kháng các bệnh do RNA vi rút - những vi rút thường có pha hình thành RNA trong quá trình nhân bản và thực tế trong một thời gian ngắn có rất nhiều nghiên cứu thành công ựược công bố. Nhiều giống cây trồng kháng ựược các loại vi rút khác nhau ựã ựược tạo ra bằng kỹ thuật chuyển gen RNAị Trong ựó cấu trúc RNAi có chứa trình tự gen lặp lại ựảo chiều của vi rút mục tiêu ựược sử dụng ựể chuyển vào câỵ Cấu trúc này sẽ ựược biểu hiện thành RNA sợi ựôi dạng kẹp tóc (hpRNA) trong cây chuyển gen và kắch thắch cơ chế RNAi hoạt ựộng khi có sự xâm nhập của vi rút vào câỵ Ngoài ra, người ta thấy rằng khi vùng ựệm của hpRNA ựược lặp lại với một trình tự intron (ihpRNA) thì kết quả im lặng gen ựược tạo ra cao nhất. Cây ựậu chuyển gen kháng vi rút BGMV (Bean golden mosaic virus) với tắnh kháng lên ựến 93% và thuốc lá chuyển gen có khả năng ựề kháng cao với vi rút CGMMV ựến thế hệ T2 ựã ựược tạo ra với cấu trúc ihpRNẠ

Tuy nhiên với TYLCV mặc dù thuộc DNA vi rút và không nhân bản trực tiếp qua mRNA nhưng mới ựây ựã có các công bố thành công trong việc tạo giống kháng vi rút thông qua cơ chế Ộức chế genỢ bằng siRNẠ Cơ chế Ộức chế genỢ micro RNA

interference (miRNA) ựã ựược phát hiện và nghiên cứu chủ yếu ở ựộng vật, tuy nhiên sau này ựã ựược chỉ ra rằng miRNA xảy ra cả ở ựộng vật và thực vật. Trong những năm gần ựây miRNA ựã bắt ựầu ựược nghiên cứu ựể ứng dụng trong tạo giống kháng vi rút ở thực vật. Việc sử dụng miRNA có thể tăng ựược hiệu quả biểu hiện tắnh kháng vi rút của cây chuyển gen [25].

Một phần của tài liệu Nghiên cứu hoàn thiện quy trình chuyển gen kháng virus xoăn vàng lá cho giống cà chua DM166 (Trang 29 - 31)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(91 trang)