Teng-yung FENG

Institute of Plant and Microbial Biology, Academia Sinica , Taipei, Taiwan

Tóm tắt

Quang hợp là đặc tính riêng của giới thực vật. Đó là nguồn năng lượng có ‎ nghĩa nhất trên Trái đất. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của thực vật thường bị đe dọa bởi sự tấn công của nhiều tác nhân gây bệnh. Nghiên cứu cơ chế kháng bệnh của thực vật là một trong những chủ đề thiết yếu cho sinh học cơ bản lẫn ứng dụng. Trong thông báo này, liên hệ giữa cơ chế kháng bệnh và quang hợp ở thực vật được thảo luận.

HR (phản ứng siêu nhạy cảm) là cơ chế bảo vệ thường được thấy ở thực vật để kháng lại các tác nhân gây bệnh. Trong nhiều trường hợp, HR được hoạt hóa bởi sự hiện diện của các elicitor do tác nhân gây bệnh tiết ra. Một trong số các protein quang hợp là ferredoxin (Fd), có vai trò quan trọng trong cơ chế này. Một khi thực vật có lượng Fd tăng (nhờ kỹ thuật chuyển gen) thì có thể cải tiến được khả năng kháng bệnh.

Ferredoxin có vai trò chủ chốt trong sự chuyển điện tử trong hệ thống quang hợp. Các photon được chuyển tới Fd dẫn đến sự tạo NADPH và ATP khi cây được chiếu sáng. Hai phân tử này là nguồn năng lượng chủ yếu cho sự cố định CO₂ trong chu trình Calvin. Lượng Fd trong tế bào được điều hòa mạnh mẽ trong điều kiện biến dưỡng bình thường bởi sự liên hệ chặt chẽ giữa nơi nhận và nơi cho chúng. Nếu tế bào thực vật dư thừa Fd thì các tế bào này có xu hướng sản sinh nhiều loại oxygen hoạt hóa (AOS) dẫn đến sự chết tế bào.Trong hầu hết các trường hợp thì HR là một kiểu phản ứng chết của tế bào thông qua AOS.

PFLP là một protein ferredoxin-I được cô lập từ ớt ngọt (sweet pepper) có vai trò chủ chốt trong chuỗi chuyển điện tử qua quang hệ thống I. PFLP được điều hòa bởi ánh sáng và tác nhân sinh học. Chúng tôi nhận thấy rằng PFLP hoạt động như một chất gia tăng phản ứng HR thông qua harpin. Sự gia tăng PFLP nội sinh trong cây chuyển gen pflp làm gia tăng hiệu quả khả năng kháng bệnh. Hiện tượng này cũng đã được chứng minh trên nhiều cây một lá mầm và hai lá mầm. Ở cây không chuyển gen, mức độ biểu hiện của Fd-I được điều hòa bởi sự xâm nhiễm của mầm bệnh mang độc tính. Lượng Fd-I nội sinh tăng khi cây được xâm nhiễm bởi mầm bệnh không mang độc tính nhưng sẽ giảm khi cây được xâm nhiễm bởi mầm bệnh mang độc tính. Các kết quả này cho thấy sự nhạy cảm của các cây chuyển gen pflp đối với sự xâm nhiễm của các mầm bệnh do vi khuẩn liên quan trực tiếp đến mức độ biểu hiện của các gen được chuyển.

Từ khóa: ferredoxin, kháng bệnh, quang hợp, PFLP, tác nhân gây bệnh