Chỉnh sửa gen bằng hệ thống CRISPR/Cas9 gen SlHyPRP1 và SlDEA1 của Solanum lycopersicum L. để kháng stress

 Chỉnh sửa gen bằng hệ thống CRISPR/Cas9 gen SlHyPRP1 và SlDEA1 của Solanum lycopersicum L. để kháng stress

Nguồn: Banashree Saikia, Remya S, Johni Debbarma, Jitendra Maharana, G Narahari Sastry, C Chikkaputtaiah. 2024. CRISPR/Cas9-based genome editing and functional analysis of SlHyPRP1 and SlDEA1 genes of Solanum lycopersicum L. in imparting genetic tolerance to multiple stress factors. Frontiers in Plant Science; Volume 15 - 2024 | doi: 10.3389/fpls.2024.1304381

 

CRISPR/Cas là một đột phá trong hệ thống chỉnh sửa gen bởi vì mức độ chính xác của nó, sự chuyên biệt có tính chất vị trí mục tiêu và sự hiệu quả. Là một hệ thống cải tiến giống tốc độ, nó mạnh mẽ hơn so với cải tiến giống thông thường và những phương pháp tiếp cận công nghệ sinh học để cải tiến tính trạng định tính và định lượng. Cà chua (Solanum lycopersicum L.) là loài cây trồng có giá trị kinh tế quan trọng, nhưng năng suất thường bị đe dọa bởi stress sinh học và stress phi sinh học khác nhau. Gần đây, người ta xác định được SlHyPRP1 và SlDEA1 là hai gen điều tiết có tiềm năng khi cây phản ứng với stress phi sinh học (khô hạn, mặn) và stress sinh học ( bệnh đốm lá vi khuẩn, bệnh héo rủ vi khuẩn) của S. lycopersicum L. Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá tính chống chịu khô hạn, mặn, bệnh đốm lá vi khuẩn và bệnh héo rủ vi khuẩn của cây S. lycopersicum L. thông qua phương pháp chỉnh sửa gen bằng hệ thống CRISPR/Cas9 của hai gen SlHyPRP1 và SlDEA1, phân tích chức năng gen. Phân tử transient đơn và cặp gen SlHyPRP1 và SlDEA1 trong hệ thống chỉnh sửa CRISPR đã phản ứng kiểu hình tốt hơn với nhiều stress theo kết quả nghiên cứu này. Cây có chỉnh sửa gen SlHyPRP1 và SlDEA1 biểu hiện mức độ cao hàm lượng diệp lục và proline so với cây nguyên thủy WT trong điều kiện bị stress phi sinh học. Tích tụ gốc ô xi tự do (ROS) và số tế bào chết trên diện tích lá, rễ dưới diều kiện stress sinh học ít hớn trong cây “CRISPR-edited SlHyPRP1 và SlDEA1” so với cây WT. Kết quả cho thấy: kết hợp đột biến “loss-of-function” gen SlHyPRP1 với gen SlDEA1 rất cần cho sự truyền tính trạng chống chịu nhiều stress cùng một lúc (khô hạn, mặn, bệt đốm lá, bệnh cháy rủ) của cây S. lycopersicum L. Đặc điểm chính là định tính được một cách chi tiết di truyền của gen SlDEA1, một họ gen đuộc ít nghiên cứu 8CM trong chống chịu “multi-stress” thông qua hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9. Nghiên cứu ghi nhận vai trò chủ chốt của chức năng gen “negative regulatory SlDEA1” như một gen có bản chất neo giữ (anchor gene) với SlHyPRP1 di truyền tính chống chịu đa stress của cây S. lycopersicum L. Thú vị là nghiên cứu này còn cho thấy các sự kiện của “transient CRISPR/Cas9 editing” của gen SlHyPRP1 và SlDEA1 được tái bản thành công và ổn định trong hệ gen bố mẹ, dòng chỉnh sửa  thế hệ GEd0 và thế hệ GEd1 của cây cà chua. Với những kết quả này, người ta chúng minh được giá trị giá trị vượt trội trong phát triển tính chống chịu đa stress cùng một lúc của cây S. lycopersicum L. và loài cây trồng khác trong biến đổi khí hậu.

 

Xem https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2024.1304381/abstract