Các nhà nghiên cứu đã nhân bản một gen mới chịu trách nhiệm về tính kháng Glufosinate ở cây lúa và tiến hành phân tích chuyên sâu về các đặc tính chức năng của nó. Nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi Giáo sư Wu Yuejin từ Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì (HFIPS) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS).
Nghiên cứu được công bố trên Plant Biotechnology Journal vào ngày 9 tháng 9.
Nhân giống và nghiên cứu nguồn gen lúa kháng thuốc diệt cỏ có tiềm năng đáng kể để quản lý cỏ dại hiệu quả và thúc đẩy nền nông nghiệp hiện đại. Glufosinate đã được sử dụng rộng rãi do khả năng kiểm soát cỏ dại phổ rộng không chọn lọc và hiệu quả cao. Vì vậy, việc tạo ra nguồn gen lúa kháng glufosinate là cần thiết.
Trong nghiên cứu này, hạt lúa được chiếu xạ ion nặng và sàng lọc khả năng kháng Glufosinate. Hai cây lúa riêng lẻ GLR1 và GLR2 được xác định là có biểu hiện kháng bệnh.
Kết quả đã chứng minh rằng đột biến GLR1 thể hiện khả năng kháng Glufosinate đáng kể. Thông qua phân tích chức năng và nhân bản dựa trên bản đồ, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ rằng gen GLR1 mã hóa ARF18, thuộc họ ARF của các yếu tố phản ứng phụ trợ.
Ngoài ra, họ phát hiện ra rằng GLR1/ARF18 có thể liên kết trực tiếp với các yếu tố thúc đẩy của các gen hạ nguồn, cụ thể là OsGS1, OsCYP51G3 và OsCATA, do đó ức chế sự biểu hiện của chúng.
Ở dạng hoang dã, việc xử lý bằng Glufosinate đã thúc đẩy hoạt hóa gen GLR1, dẫn đến ức chế các gen hạ lưu liên quan đến việc thanh thải amoniac và các loại oxy phản ứng (ROS). Trở ngại này trong việc loại bỏ kịp thời amoniac và ROS tích lũy trong nhà máy cuối cùng đã dẫn đến sự sụp đổ của nhà máy.
Ngược lại, khi gen GLR1 bị đột biến, khả năng ức chế sự biểu hiện của các gen liên quan bị suy giảm. Kết quả là, các protein được mã hóa bởi các gen này vẫn hoạt động, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thanh thải amoniac và ROS tích lũy một cách hiệu quả. Điều này, đến lượt nó, ngăn ngừa thiệt hại và cái chết của cây.
Thông tin thêm: Yan Ren et al, Precision editing of GLR1 confers glufosinate resistance without yield penalty in rice, Plant Biotechnology Journal (2023). DOI: 10.1111/pbi.14168
NTK dịch thuật từ bài viết “Scientists clone novel gene responsible for Glufosinate resistance in rice”