Khám phá mối liên hệ giữa Gỉ sắt, Lúa mì và Cây mâm xôi

Bệnh gỉ sắt sọc lúa mì là một trong những bệnh hại lúa mì nghiêm trọng nhất và do nấm bệnh Puccinia striiformis sp. tritici (Pst) gây ra. Mặc dù Pst được biết đến có tính đặc hiệu với ký chủ cao, nhưng điều thú vị là nó có thể lây nhiễm sang hai cây ký chủ không liên quan, đó là cây lúa mì và cây mâm xôi ở các giai đoạn bào tử khác nhau.

Pst lây nhiễm vào lúa mì thông qua bào tử urediniospores và lây nhiễm cây mâm xôi bằng bào tử basidiospore của nó.

Jing Zhao, một đồng nghiệp nghiên cứu tại trường cao đẳng Bảo vệ Thực vật thuộc trường Đại học Northwest A & F, Trung Quốc giải thích: "Vòng đời phức tạp này đặt ra những câu hỏi thú vị về sự đồng tiến hóa giữa mầm bệnh và vật chủ, cũng như các cơ chế sinh bệnh khác nhau làm cơ sở cho sự lây nhiễm của hai vật chủ khác nhau".

Quá trình xâm nhiễm của Puccinia striiformis f. sp. bào tử bazan tritici và bào tử urediniospores trên cây mâm xôi và lúa mì.

Trong một nghiên cứu gần đây, Zhao và các đồng nghiệp đã nghiên cứu mối liên quan đồng tiến hóa giữa nấm gỉ sắt và vật chủ của nó bằng cách sử dụng các gen đặc biệt cần thiết cho sự lây nhiễm của vật chủ ở các giai đoạn bào tử khác nhau. Họ đã so sánh một cách toàn diện các transcriptomes của Pst trong quá trình lây nhiễm lá lúa mì, mâm xôi và có thể xác định các gen cần thiết gây lây nhiễm lúa mì hoặc mâm xôi và các gen cần thiết để lây nhiễm cả hai. Họ đã tìm thấy một tỷ lệ lớn hơn các gen được bảo tồn tiến hóa trong mâm xôi, nghĩa là cho thấy thời gian tương tác lâu hơn với Pst.

Zhao nói: "Trên thực tế, họ mâm xôi, thuộc thực vật hạt kín nguyên thủy và có nguồn gốc từ hàng triệu năm trước, lâu đời hơn về mặt tiến hóa so với các loài cỏ, có nghĩa là nó đã tương tác với nấm gỉ sắt sớm hơn. Vì vậy, chúng tôi đã đưa ra giả thuyết rằng mâm xôi có thể là vật chủ chính của Pst ”.  

Zhao chỉ ra rằng Pst đã khéo léo áp dụng các chiến lược khác biệt để vượt qua các hệ thống phòng thủ khác nhau của vật chủ. Ví dụ, nấm có thể tiết ra các bộ enzym khác nhau để phân hủy các loại thành tế bào và lớp biểu bì khác nhau dựa trên các thành phần hóa học khác nhau.

Công trình của họ sẽ góp phần hiểu biết sâu hơn về vai trò của cây mâm xôi đối với bệnh gỉ sắt lúa mì và kiểm soát bền vững bệnh gỉ sắt sọc. Nó cũng cung cấp một mô hình để hiểu các quá trình tiến hóa và chiến lược của các giai đoạn khác nhau của mầm bệnh trong quá trình lây nhiễm trên các vật chủ khác nhau.

Đọc thêm về nghiên cứu này trong "Lập trình tái bản phiên mã phân biệt trong nấm gỉ sét sọc lúa mì trong quá trình lây nhiễm ban đầu của lúa mì và mâm xôi" được xuất bản trên tạp chí MPMI.

Binh Minh dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ