Kỹ thuật di truyền kích hoạt từ nguồn bệnh để tăng cường tính kháng bệnh kháng mốc sương cà chua

 Kỹ thuật di truyền kích hoạt từ nguồn bệnh để tăng cường tính kháng bệnh kháng mốc sương cà chua

Nguồn: Jie Huang, Alice Penrose, Laura Ossorio Carballo, and Renier A. L. van der Hoorn. 2026. Pathogen-inspired engineering of plant protease enhances late blight resistance. PNAS; January 9 2026; 123 (2) e2524700123; https://doi.org/10.1073/pnas.2524700123.

Kỹ thuật di truyền trong cải tiến giống cây trồng kháng bệnh hại chính là một chiến lược quan trọng của an ninh lương thực toàn cầu. Ở đây, tác giả thao tác di truyền protease C14 miễn dịch trong cây cà chua sao cho trở nên ít nhiễm hơn đến ức chế được  bệnh nhờ cystatin-like inhibitor - những inhibitors protease của cysteine proteases (EpiCs) được tiết ra bởi oomycete của nấm Phytophthora infestans, gây bệnh mốc sương; chứng minh được thao tác di truyền C14 (eC14) làm tăng tính miễn dịch với pathogen.

Quan trọng là, thao tác di truyền này được có từ nguồn cảm hứng khi xác định hai proteases (Pain1 và Pain2) tiết ra do nấm P. infestans góp phần gây độc tính, làm giảm tính nhiễm với ức chế EpiCs (cysteine proteases). Do đó, pathogen tránh được hiện tượng tự ức chế (self-inhibition) có thể làm nguồn cảm hứng cho canh tác

Apoplast là một lĩnh vực quan trọng của tương tác giữa ký chủ và ký sinh. Oomycete của nấm gây bệnh mốc sương Phytophthora infestans, là một ví dụ điển hình, tiết ra inhibitor “cystatin-like protease” viết tắt là EpiC1 và EpiC2B đè nén C14, một protease miễn dịch giống như papain tiết ra từ cây cà chua. Ở đây, tác giả thấy rằng nấm P. infestans cũng tiết ra hai papain-like proteases tkhác nhau có tên là Pain1 và Pain2, chúng kích hoạt một cách tích cực trong phiên mã trong giai đoạn nhiễm bệnh vào cây. Cả hai Pains này đều tăng hoạt sự xâm nhiễm của nấm  P. infestans, nhưng không, nếu các gốc xúc tác của chúng bị đột biến. Nổi bậc hơn hết là, EpiC1 và EpiC2B ưu tiên ức chế C14 của cà chua hơn là tự sản sinh ra Pains, như vậy, có nghĩa là chúng đồng tiến hóa với Pains để tránh hiện tượng tự ức chế (self-inhibition). Để bắt chước tính chất tránh được ức chế như vậy bởi EpiCs, tác giả tiến hành thao tác di truyền C14 (eC14) với bảy gốc Pain1 mà chúng có khả năng làm xáo trộn EpiCs–C14 interface (giao diện EpiCs-C14). Chính eC14 này ít mẫn cảm ức chế bởi EpiCs và làm tăng cường tính kháng với sự xâm nhiễm của nấm P. infestans. Chiến lược ấy chứng minh phương pháp tiếp cận protein lấy cảm hứng từ nguồn bệnh, phương pháp ấn có thể làm tăng tính kháng của cây đối với pathogens.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2524700123

Hình: Pain1 và Pain2 được kích hoạt và được tách chiết trong quá trình lây nhiễm.