Phát hiện ra gen kháng virus đốm vàng trên gạo đầu tiên

Nhóm nghiên cứu cho biết, một số giống lúa có sự biến đổi nhỏ trong quỹ tích gen tạo nên khả năng kháng vi rút. Những giả thuyết trước đây cho rằng trong giống lúa dễ nhiễm vi rút, vi rút RYMV tương tác với nhân tố mã hoá bằng gen RYMV1 và tận dụng ưu thế này. Về lâu dài, nghiên cứu trên sẽ tiến hành chuyển giao gen kháng vi rút thông qua lai tạo giữa các giống có khả năng kháng cự và dễ tổn thương. Kết quả này mở ra những triển vọng lớn hơn cho việc hiểu rõ cơ chế kháng vi rút và sử dụng gen trong lựa chọn giống cho các đối tác của IRD như Trung tâm gạo châu Phi (WARDA) và các viện nghiên cứu quốc gia ở châu Phi và Madagascar. 

Trong các giống lúa truyền thống hiếm của dòng lúa châu Á, Oryza sativa, và của châu Phi, O.glaberrima, nhiễm vi rút RYMV nhìn chung không gây ra những triệu chứng đối với lá hay bất kỳ ảnh hưởng nào tới năng suất thu hoạch. Tuy nhiên, những giống này không có những đặc tính nông học hữu ích rất hiếm được trồng do canh tác đòi hỏi tưới nhiều hoặc trồng ở những vùng đất thấp nơi dịch bệnh rất dễ gây thiệt hại nặng. Các nhà di truyền học của IRD đã mất nhiều năm nghiên cứu dựa trên gen về khả năng kháng vi rút để tiến hành chuyển giao thành những giống có đặc tính nông học hữu ích không dễ mắc vi rút.

Các nghiên cứu gen tiêu chuẩn đầu tiên phát hiện ra rằng khả năng kháng vi rút do một gen duy nhất kiểm soát. Bản đồ gen tiếp theo nhận dạng ra một đoạn nhiễm sắc thể 4 chứa gen kháng vi rút. Dữ liệu từ chuỗi gen gạo rất hữu ích cho nghiên cứu đoạn nhiễm sắc thể này để tìm ra liệu một hay gen khác có thể kháng lại RYMV. Dữ liệu cho thấy gen eIF(iso)4G, liên quan tới chuyển giao tế bào RNA và có tên gọi RYMV1, là ứng cử viên xuất sắc nhất. Việc xác nhận chức năng của gen kháng vi rút này được thực hiện thông qua phép biến đổi gen. Từ đó, một dòng lúa kháng vi rút được biến đổi thành gen tương ứng - loại gen rất dễ nhiễm vi rút. Thế hệ của những cây lúa biến đổi gen có chứa gen dễ nhiễm vi rút cho thấy có sự hiện diện của gen chuyển đổi.  

Virus hình thành với việc mã hoá một lượng nhỏ gen có chứa số ít protein (5 trong RYMV1). Vì thế, chúng cần proteins để thực hiện từng giai đoạn trong chu kỳ nhiễm vi rút. Một trong số các protein mà RYMV cần xuất hiện yếu tố chuyển hoá ban đầu eIF (iso) 4G mã hoá bằng gen RYMV1, có thể liên quan tới chuyển đổi protein nhưng cũng có thể là các quá trình khác chẳng hạn như vận động của virút trong tế bào.

Nhóm nghiên cứu tìm thấy có sự thay đổi của gen và họ phân tích trên 3 giống kháng vi rút khác nhau. Những giống này có sự khác biệt nhưng có cùng một phạm vi gen khi so sánh bề mặt để tương tác với vi rút. Trong các giống lúa này, đột biến gen không xuất hiện để làm thay đổi vai trò của protein trong chức năng sinh học ban đầu nhưng có thể ngăn tiếp xúc với vi rút và do đó phong toả một giai đoạn trong chu kỳ nhiễm vi rút.

Bên cạnh đó, một nhóm các nhà nghiên cứu vi khuẩn của IRD cũng chỉ ra rằng có thể tiến hành lựa chọn thí nghiệm giống RYMV để phá vỡ khả năng kháng vi rút của gen và quá trình liên quan được quyết định bằng việc biến đổi một protein gây ra bởi vi rút. Hiện nay, hai cách tiếp cận đang được phối hợp với nhau để xác định cơ chế phân tử của khả năng kháng hay nhiễm vi rút trên cơ sở tương tác trực tiếp giữa protein gạo và của virút. Việc hiểu rõ các cơ chế này sẽ chỉ ra hướng lựa chọn tốt nhất cho việc sử dụng lâu dài loại gen có khả năng kháng vi rút.

IRD đang phát triển một chiến lược khác để chống lại loại vi rút trên liên quan tới chuyển một phần của gen vi rút thành gen thực vật  thông qua trao đổi thông tin di truyền, thực hiện những tương tác khác giữa cây và vi rút với mục đích tìm ra cách kháng lại RYMV. Kết quả cho thấy những cây biến đổi gen có thể chỉ kháng được một phần hoặc chỉ trong một thời gian ngắn và sau đó lại rất dễ nhiếm vi rút. Trong trường hợp tương tác giữa lúa/RYMV với các kỹ thuật chuyển đổi gen, kết quả không khả quan hơn so với việc sử dụng những giống lúa có khả năng kháng tự nhiên.

Như vậy, nghiên cứu trên có thể tìm ra cách nâng cao năng suất lúa gạo tại các nước nhiễm vi rút RYMV. Cho tới nay, IRD đã chuyển giao gen RYMV1, thông qua lai tạo, vào một số giống lúa quan trọng. Những giống tương ứng được đưa tới các viện nghiên cứu quốc gia (Bờ biển Ngà, Senegal, Madagascar) và các viện nghiên cứu quốc tế như Trung tâm lúa gạo châu Phi (Warda, Benin) để họ sử dụng trong các chương trình chọn giống.

Nguồn: Foodsafetynetwork; agroviet.gov.vn 10/10/2006