Ngày cập nhật 13 Tháng Mười Hai 2019
Để đạt được năng suất cây trồng cao tron nông nghiệp hiệu quả và bền vững là điều cần thiết để đạt được an ninh lương thực toàn cầu. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay ảnh hưởng đến đất nông nghiệp và tài nguyên thiên nhiên, nhu cầu sản xuất đủ nông sản cho dân số ngày càng tăng không ngừng được mở rộng. Áp lực sinh học và phi sinh học càng gây thêm áp lực cho sản xuất cây trồng nông nghiệp. Đặc biệt áp dụng trong trường hợp lúa là một loài thực vật nuôi sống hàng tỷ người, nhiều người trong số họ đại diện cho dân số thu nhập thấp từ các nước đang phát triển và kém phát triển ở châu Á và châu Phi. Nỗ lực tăng sản lượng lúa thường bị hạn chế bởi sự bùng phát của các bệnh do virus. Trong số này, bệnh Tungro lúa (RTD) gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng trong sản xuất lúa gạo, ảnh hưởng đến hơn 350 000 ha trên khắp các nước sản xuất lúa gạo chính.
Cây lúa bị ảnh hưởng bởi RTD cho thấy các triệu chứng như còi cọc hoặc đổi màu vàng của lá ở giai đoạn đầu và phân nhánh và trổ hoa ở giai đoạn sau. RTD được gây ra bởi virus hình cầu Rice tungro (RTSV), có bộ gen RNA sợi đơn và Virus tungro bacroiform lúa (RTBV), có bộ gen DNA sợi kép. RTSV và RTBV được truyền chủ yếu bởi các loài rầy xanh (GLH) như Nephotettix virescens và N. nigropictus.
Hệ thống CRISPR / Cas9 đã được sử dụng để đột biến gen eIF4G trong Oryza sativa var. indica cv. IR64 là một giống lúa được trồng rộng rãi trên khắp châu Á nhiệt đới. IR64 nhạy cảm với RTSV sở hữu một alen (S) type nhạy cảm của eIF4G , trong khi các giống cây trồng kháng thuốc có thể ức chế nhiễm RTSV không có alen loại eIF4G không có alen của eIF4G gây đột biến tại dư lượngY 1059 V 1060 V 1061.
Kháng RTSV được tìm thấy trong các giống cây trồng truyền thống đã góp phần làm giảm tỷ lệ mắc bệnh RTD trên đồng ruộng. Kháng RTSV tự nhiên là một đặc điểm lặn được kiểm soát bởi gen gamma của yếu tố khởi tạo dịch mã 4 (eIF4G). Dư lượng Y 1059 V 1060 V 1061 của eIF4G được biết là có liên quan đến các phản ứng với RTSV. Để phát triển các nguồn kháng RTD mới, các đột biến trong eIF4G được tạo ra bằng hệ thống CRISPR / Cas9 trong giống IR64 dễ bị nhiễm RTSV, được trồng rộng rãi trên khắp châu Á nhiệt đới. Tỷ lệ đột biến dao động từ 36,0% đến 86,6%, tùy thuộc vào vị trí mục tiêu và các đột biến được truyền thành công cho các thế hệ tiếp theo. Các sản phẩm cuối cùng có khả năng kháng RTSV và năng suất nâng cao trong điều kiện nhà kính được tìm thấy không còn chứa chuỗi Cas9. Do đó, các cây kháng RTSV với các alen eIF4G đại diện cho một vật liệu có giá trị để phát triển các giống kháng RTSV đa dạng hơn.
Nguồn: onlinelibrary.wiley.com
