Phân tích chức năng của các gene biểu hiện khác biệt ở giống sắn (Manihot esculenta) mẫn cảm khi nhiễm bệnh sọc nâu virus
DOI:
https://doi.org/10.55250/Jo.vnuf.15.1.2026.010-021Từ khóa:
Cây sắn, gene biểu hiện khác biệt, MAPMAN, phân tích chức năng, sọc nâu virusTóm tắt
Sọc nâu virus là một trong những bệnh nguy hiểm gây tổn thất nghiêm trọng về năng suất và chất lượng của cây sắn. Nghiên cứu này nhằm làm rõ phản ứng phiên mã của giống sắn mẫn cảm khi bị nhiễm virus sọc nâu, thông qua phân tích dữ liệu RNA-Seq. Kết quả cho thấy quá trình nhiễm bệnh đã kích hoạt các con đường chuyển hóa thứ cấp, tổ chức thành tế bào, truyền tín hiệu và cân bằng oxy hóa - khử. Nhiều yếu tố phiên mã và thành phần tín hiệu liên quan đến hormone được xác định có vai trò trung tâm trong cơ chế phòng vệ. Phân tích chức năng bằng phần mềm MAPMAN chỉ ra sự thay đổi có ý nghĩa trong các nhóm gene liên quan đến thành tế bào, lipid, flavonoid và hệ thống chống oxy hóa. Đáng chú ý, con đường sinh tổng hợp flavonoid, tín hiệu ethylene và đồng hóa lưu huỳnh được kích hoạt, đóng vai trò như chiến lược sinh học giúp cây đối phó với stress do virus. Đồng thời, nhiều con đường cơ bản như quang hợp, hô hấp và chuyển hóa acid amin bị ức chế. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp dữ liệu toàn diện về sự điều chỉnh biểu hiện gene ở cây sắn khi nhiễm virus sọc nâu, mà còn mở ra cơ sở khoa học để chọn tạo giống sắn kháng bệnh. Đây là nguồn thông tin quan trọng cho chiến lược phát triển sản xuất sắn bền vững trong bối cảnh dịch bệnh ngày càng gia tăng.
Tài liệu tham khảo
[1]. Malik A. I., Kongsil P., Nguyễn V. A., Ou W., Sholihin, Srean P., Sheela M. N., Becerra López-Lavalle L. A., Utsumi Y., Lu C., Kittipadakul P., Nguyen H. H., Ceballos H., Nguyen T. H., Selvaraj Gomez M., Aiemnaka P., Labarta R., Chen S., Amawan S., Sok S., Youabee L., Seki M., Tokunaga H., Wang W., Li K., Nguyen H. A., Nguyen VD, Ham L. H. & Ishitani M. (2020). Cassava breeding and agronomy in Asia: 50 years of history and future directions. Breed Sci. 70(2): 145-166. DOI: https://doi.org/10.1270/jsbbs.18180
[2]. Okogbenin E., Setter T. L., Ferguson M., Mutegi R., Ceballos H., Olasanmi B. & Fregene M. (2013). Phenotypic approaches to drought in cassava: review. Front Physiol. 4: 93. DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00093
[3]. Li S., Cui Y., Zhou Y., Luo Z., Liu J. & Zhao M. (2017). The industrial applications of cassava: current status, opportunities and prospects. J Sci Food Agric. 97(8): 2282-2290. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.8287
[4]. Legg J. P., Lava Kumar P., Makeshkumar T., Tripathi L., Ferguson M., Kanju E., Ntawuruhunga P. & Cuellar W. (2015). Cassava virus diseases: biology, epidemiology, and management. Adv Virus Res. 91: 85-142. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.aivir.2014.10.001
[5]. Rey C. & Vanderschuren H. (2017). Cassava mosaic and brown streak diseases: Current perspectives and beyond. Annu Rev Virol. 4(1): 429-452. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-virology-101416-041913
[6]. Alicai T., Ndunguru J., Sseruwagi P., Tairo F., Okao-Okuja G., Nanvubya R., Kiiza L., Kubatko L., Kehoe M. A. & Boykin L. M. (2016). Cassava brown streak virus has a rapidly evolving genome: implications for virus speciation, variability, diagnosis and host resistance. Sci Rep. 6: 36164. DOI: https://doi.org/10.1038/srep36164
[7]. Bhar A., Chakraborty A. & Roy A. (2021). Plant responses to biotic stress: Old memories matter. Plants. 11(1): 84. DOI: https://doi.org/10.3390/plants11010084
[8]. Patil B. L. & Fauquet C. M. (2009). Cassava mosaic geminiviruses: actual knowledge and perspectives. Mol Plant Pathol. 10(5): 685-701. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2009.00559.x
[9]. Wang Wenquan, Feng Binxiao, Xiao Jingfa, Xia Zhiqiang, Zhou Xincheng, Li Pinghua, Zhang Weixiong, Wang Ying, Møller Birger Lindberg, Zhang Peng, Luo Ming-Cheng, Xiao Gong, Liu Jingxing, Yang Jun, Chen Songbi, Rabinowicz Pablo D., Chen Xin, Zhang Hong-Bin, Ceballos Henan, Lou Qunfeng, Zou Meiling, Carvalho Luiz J. C. B., Zeng Changying, Xia Jing, Sun Shixiang, Fu Yuhua, Wang Haiyan, Lu Cheng, Ruan Mengbin, Zhou Shuigeng, Wu Zhicheng, Liu Hui, Kannangara Rubini Maya, Jørgensen Kirsten, Neale Rebecca Louise, Bonde Maya, Heinz Nanna, Zhu Wenli, Wang Shujuan, Zhang Yang, Pan Kun, Wen Mingfu, Ma Ping-An, Li Zhengxu, Hu Meizhen, Liao Wenbin, Hu Wenbin, Zhang Shengkui, Pei Jinli, Guo Anping, Guo Jianchun, Zhang Jiaming, Zhang Zhengwen, Ye Jianqiu, Ou Wenjun, Ma Yaqin, Liu Xinyue, Tallon Luke J., Galens Kevin, Ott Sandra, Huang Jie, Xue Jingjing, An Feifei, Yao Qingqun, Lu Xiaojing, Fregene Martin, López-Lavalle L. Augusto Becerra, Wu Jiajie, You Frank M., Chen Meili, Hu Songnian, Wu Guojiang, Zhong Silin, Ling Peng, Chen Yeyuan, Wang Qinghuang, Liu Guodao, Liu Bin, Li Kaimian & Peng Ming (2014). Cassava genome from a wild ancestor to cultivated varieties. Nat Commun. 5(1): 5110. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms6110
[10]. Goodstein D. M., Shu S., Howson R., Neupane R., Hayes R. D., Fazo J., Mitros T., Dirks W., Hellsten U., Putnam N. & Rokhsar D. S. (2012). Phytozome: a comparative platform for green plant genomics. Nucleic Acids Res. 40(Database issue): D1178-D1186. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gkr944
[11]. Maruthi M. N., Bouvaine S., Tufan H. A., Mohammed I. U. & Hillocks R. J. (2014). Transcriptional response of virus-infected cassava and identification of putative sources of resistance for cassava brown streak disease. PLoS One. 9(5): e96642. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0096642
[12]. Clough Emily, Barrett Tanya, Wilhite Stephen E., Ledoux Pierre, Evangelista Carlos, Kim Irene F, Tomashevsky Maxim, Marshall Kimberly A, Phillippy Katherine H, Sherman Patti M, Lee Hyeseung, Zhang Naigong, Serova Nadezhda, Wagner Lukas, Zalunin Vadim, Kochergin Andrey & Soboleva Alexandra (2024). NCBI GEO: archive for gene expression and epigenomics data sets: 23-year update. Nucleic Acids Res. 52(D1): D138-D144. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gkad965
[13]. Moreno I., Gruissem W. & Vanderschuren H. (2011). Reference genes for reliable potyvirus quantitation in cassava and analysis of Cassava brown streak virus load in host varieties. J Virol Methods. 177(1): 49-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2011.06.013
[14]. Chaowongdee S., Vannatim N., Malichan S., Kuncharoen N., Tongyoo P. & Siriwan W. (2024). Comparative transcriptomics analysis reveals defense mechanisms of Manihot esculenta Crantz against Sri Lanka Cassava MosaicVirus. BMC Genomics. 25(1): 436. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-024-10315-0
[15]. Usadel B., Poree F., Nagel A., Lohse M., Czedik-Eysenberg A. & Stitt M. (2009). A guide to using MapMan to visualize and compare Omics data in plants: a case study in the crop species, Maize. Plant Cell Environ. 32(9): 1211-1229. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01978.x
[16]. Hohenfeld C. S., de Oliveira S. A. S., Ferreira C. F., Mello V. H., Margarido G. R. A., Passos A. R. & de Oliveira E. J. (2024). Comparative analysis of infected cassava root transcriptomics reveals candidate genes for root rot disease resistance. Sci Rep. 14(1): 10587. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60847-4
[17]. Larkin Robert M. (2016). Tetrapyrrole signaling in plants. Front Plant Sci. 7. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01586
[18]. Luo Senlin, Wang Shiping, Yang Ling, Luo Kaiyong, Cheng Jia, Ning Ya, Dong Yang & Wang Weibin (2025). A comprehensive evolutionary analysis of the dihydroflavonol 4-reductase (DFR) gene family in plants: Insights from 237 species. Genes. 16(4): 396. DOI: https://doi.org/10.3390/genes16040396
[19]. Yang Chaochen, Wu Pengfei, Cao Yongqing, Yang Bingbing, Liu Linxiu, Chen Juanjuan, Zhuo Renying & Yao Xiaohua (2022). Overexpression of dihydroflavonol 4-reductase (CoDFR) boosts flavonoid production involved in the anthracnose resistance. Front Plant Sci. 13(1): 1038467. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1038467
[20]. Kozieł E., Otulak-Kozieł K. & Bujarski J. J. (2021). Plant cell wall as a key player during resistant and susceptible plant-virus interactions. Front Microbiol. 12: 656809. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.656809
[21]. Mishra J., Srivastava R., Trivedi P. K. & Verma P. C. (2020). Effect of virus infection on the secondary metabolite production and phytohormone biosynthesis in plants. 3 Biotech. 10(12): 547. DOI: https://doi.org/10.1007/s13205-020-02541-6
[22]. Ospina Jessica A., Lopez-Alvarez Diana, Gimode Winnie, Wenzl Peter & Carvajal-Yepes Monica (2024). Genome-wide association study of cassava brown streak disease resistance in cassava germplasm conserved in South America. Sci Rep. 14(1): 23141. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-74161-6
