Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Trung Tâm NC Khoai tây, Rau và Hoa, trồng rau Hàn Quốc theo VietGap

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  12
 Số lượt truy cập :  25667982
Khám phá cách bọ khoai tây Colorado kháng thuốc trừ sâu
Thứ sáu, 26-02-2021 | 08:14:19

Bọ cánh cứng khoai tây Colorado là một loài dịch hại nghiêm trọng  và rất khó phòng trừ. Nguồn: Lily Shapiro.

 

Kỷ nguyên thuốc trừ sâu hiện đại bắt đầu từ những năm 1860 khi những người nông dân Trung Tây bắt đầu giết những con bọ cánh cứng khoai tây colorado bằng cách phun sơn màu có tên là Paris Green có chứa arsenate đồng. Bọ cánh cứng Colorado sớm vượt qua được chất độc đó cũng như chì arsenate, thủy ngân DDT và dieldrin và hơn 50 loại thuốc trừ sâu khác. Lúc đầu, với bất kỳ hóa chất mới nào, nhiều loài bọ cánh cứng bị giết - nhưng không có loại thuốc nào duy trì hiệu lực phòng trừ được lâu. Bọ cánh cứng phát triển khả năng kháng thuốc, thường là trong vòng vài năm và tiếp tục gây hại khắp các cánh đồng khoai tây rộng lớn trên khắp thế giới.

 

Các nhà khoa học chưa hiểu rõ về cách sinh vật này kháng thuốc trừ sâu. Thuyết tiến hóa hiện nay, tập trung vào DNA, không thể giải thích được sự phát triển nhanh chóng của tính kháng thuốc trừ sâu. Trong khi loài bọ này thể hiện rất nhiều biến thể di truyền, các đột biến DNA mới có lẽ không xuất hiện đủ thường xuyên để cho phép chúng tiến hóa khả năng chống lại nhiều loại thuốc trừ sâu quá nhanh - lặp đi lặp lại. Nhưng bây giờ một nghiên cứu đầu tiên của loại hình này đã tiến gần hơn đến lời giải thích. Một nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi Giáo sư Yolanda Chen tại Đại học Vermont, chỉ ra rằng ngay cả liều lượng nhỏ thuốc trừ sâu với hoạt chất neonicotinoid, imidacloprid, cũng có thể thay đổi cách bọ cách cứng quản lý DNA của nó. Để chống lại thuốc trừ sâu, nghiên cứu mới cho thấy, loài bọ có thể không cần thay đổi mã di truyền cơ bản của nó. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng bọ cánh cứng phản ứng bằng cách thay đổi quy định DNA của chúng, bật hoặc tắt một số gen nhất định trong một quá trình được gọi là "methyl hóa DNA". Những thay đổi được gọi là biểu sinh này cho phép bọ cánh cứng Colorado nhanh chóng tăng cường các cơ chế bảo vệ sinh học cho phép bọ cánh cứng chịu đựng nhiều loại độc tố có trong cây khoai tây.

 

Sự tăng tiết các enzyme hoặc tốc độ bài tiết nhanh hơn có thể cho phép côn trùng loại bỏ từng loại thuốc trừ sâu mới giống như các công cụ sinh hóa cổ xưa mà nó sử dụng để vượt qua khả năng phòng thủ tự nhiên của thực vật - thay vì dựa vào quá trình tiến hóa của các đột biến ngẫu nhiên xuất hiện trong các gen quan trọng, điều đó sẽ từ từ làm cho thuốc trừ sâu mất tác dụng. Quan trọng nhất, nghiên cứu mới cho thấy rằng những thay đổi này - được kích hoạt bởi dù chỉ một liều lượng nhỏ thuốc trừ sâu - có thể được truyền lại cho con cháu qua ít nhất hai thế hệ. Chen cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy các kiểu methyl hóa DNA giống nhau ở thế hệ grandkid. Điều đó thật đáng ngạc nhiên vì chúng không tiếp xúc với thuốc trừ sâu”. Ở một số loài côn trùng khác, việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu đã được chứng minh là làm thay đổi quá trình methyl hóa DNA. Và một số thay đổi biểu sinh đã được quan sát để truyền lại cho các thế hệ tương lai của các loài sinh sản vô tính - chẳng hạn như loài giáp xác nhỏ Daphnia magna. Kristian Brevik, tác giả chính của nghiên cứu mới đã hoàn thành bằng tiến sĩ làm việc tại phòng thí nghiệm của Chen cho biết: “Từ lâu người ta đã cho rằng di truyền biểu sinh phục hồi trong quá trình sinh sản hữu tính. "Rằng những thay đổi đó có thể được truyền, thông qua nhiều vòng sinh sản hữu tính, cho các thế hệ côn trùng trong tương lai - đó là điềm mới." Nghiên cứu được công bố trên ấn bản tháng 12/2020 của tạp chí Evolution Applications.

 

Tắt guồng quay thuốc trừ sâu?

 

Trong nửa thế kỷ qua, các nhà nghiên cứu nông nghiệp và các công ty hóa chất đã dành hàng triệu đô la để phát triển các hợp chất hóa học cải tiến nhằm tìm cách tiêu diệt loài bọ gây thiệt hại hàng trăm triệu đô la này - và hầu hết đều thất bại. Yolanda Chen nói: “Có lẽ đã đến lúc thoát khỏi guồng quay thuốc trừ sâu của việc cố gắng đưa vào các hóa chất ngày càng độc hại - và nhận ra rằng quá trình tiến hóa xảy ra, bất kể chúng ta ném gì vào chúng. Chúng ta có thể có chiến lược hơn trong việc hiểu các quá trình tiến hóa hoạt động như thế nào - và đầu tư vào các phương pháp tiếp cận sinh thái hơn để cho phép nông nghiệp bền vững hơn".

 

Cuộc cách mạng trong tiến hóa

 

Biểu sinh là một lĩnh vực ngày càng nóng. Về cơ bản, đó là nghiên cứu về cách mà các stress do môi trường - từ nạn đói đến ô nhiễm không khí đến thuốc trừ sâu - có thể thêm hoặc xóa các thẻ hóa học gắn vào DNA của một sinh vật - làm bật một công tắc di truyền làm thay đổi sức khỏe và hành vi của nó. Sự methyl hóa DNA lần đầu tiên được chứng minh là xảy ra ở bệnh ung thư ở người vào năm 1983 và kể từ đầu những năm 2000, cuộc cách mạng biểu sinh trong sinh học bắt đầu tiết lộ cách sự thay đổi môi trường có thể bật hoặc tắt một số gen, dẫn đến những thay đổi sâu sắc trong một sinh vật mà không làm thay đổi DNA của nó. Và ai cũng biết rằng nhiều loài côn trùng trong các khu vực nông nghiệp phát triển khả năng kháng thuốc trừ sâu; nó không chỉ là bọ khoai tây Colorado. Hơn sáu trăm loài đã phát triển khả năng kháng với hơn ba trăm loại thuốc trừ sâu, với hàng chục nghìn báo cáo từ khắp nơi trên thế giới. Một nhóm nghiên cứu đang phát triển cho thấy nhiều trong số này liên quan đến cơ chế biểu sinh.

 

Trong thí nghiệm của mình, các nhà khoa học UVM cùng với một đồng nghiệp từ Đại học Wisconsin đã thu thập những con bọ trưởng thành từ các trang trại hữu cơ ở Vermont. Họ chia con cái ra, xử lý chúng bằng các liều thuốc trừ sâu chứa hoạt chất imidacloprid khác nhau - một số liều cao, một số thấp, một số hóa chất ít độc hại hơn tương tự như imidacloprid - và một số chỉ dùng nước. Sau hai thế hệ, những con bọ mà ông bà của chúng đã được xử lý với bất kỳ mức độ thuốc trừ sâu nào cho thấy sự giảm metyl hóa tổng thể - trong khi những con tiếp xúc với nước thì không. Nhiều địa điểm mà các nhà khoa học phát hiện ra những thay đổi trong quá trình methyl hóa là do các gen liên quan đến tính kháng thuốc trừ sâu. Chen nói: “Phản ứng song song của tất cả các phương pháp phòng trừ bằng thuốc trừ sâu cho thấy rằng“ chỉ tiếp xúc với thuốc trừ sâu có thể gây ra những ảnh hưởng lâu dài đến biểu sinh của bọ cánh cứng”.

 

Một điều gợi ý rằng căng thẳng làm thay đổi một sinh vật cụ thể, một điều khác lại cho rằng những đặc điểm thể chất mà nó có được do căng thẳng hoặc hành vi có thể được di truyền qua nhiều thế hệ. Vậy tại sao một số căng thẳng lại dẫn đến sự thay đổi lâu dài? Các nền tảng của di truyền học biểu sinh vẫn còn đang trong vòng tranh cãi, một phần vì nó được gắn với các lý thuyết ít tin cậy về "sự thừa kế của các ký tự có được" - một ý tưởng cổ xưa có từ thời Aristotle và có liên hệ chặt chẽ nhất với Jean-Baptiste Lamarck, Nhà tự nhiên học người Pháp thế kỷ 19, người đã đề xuất rằng các sinh vật truyền lại những đặc điểm được sử dụng hoặc không sử dụng cho con cháu của chúng. Mặc dù những ý tưởng của Lamarck trước đây đã bị các nhà sinh học tiến hóa làm mất uy tín, nhưng cuộc cách mạng biểu sinh đang làm rõ rằng quá trình tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên không phải chỉ dựa vào các đột biến có lợi ngẫu nhiên hiển thị trong mã di truyền. Trong trường hợp của bọ khoai tây Colorado được nghiên cứu tại UVM, nghiên cứu cho thấy thuốc trừ sâu có thể làm lật toàn bộ các công tắc biểu sinh, một số trong số đó có thể tăng cường sản xuất các biện pháp bảo vệ hiện có chống lại các chất độc - trong khi những thay đổi trong quá trình methyl hóa DNA có thể giải phóng các phần của DNA được gọi là các phần tử có thể chuyển vị. Chen, một giáo sư tại Khoa Thực vật và Đất của UVM và thành viên của Viện Môi trường Gund cho biết: “Những yếu tố này còn được gọi là 'gen nhảy' và có liên quan mật thiết nhất đến virus. "Do tác động có hại của chúng đối với bộ gen vật chủ, chúng thường bị ức chế bởi sự methyl hóa DNA". Nhưng nghiên cứu mới cho thấy việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu có thể khiến chúng mất đi, cho phép tạo ra nhiều đột biến liên quan đến khả năng kháng thuốc trừ sâu.

 

Nói tóm lại, tác động qua lại giữa di truyền biểu sinh (ngoại di truyền) và di truyền hướng đến một lời giải thích cho một thực tế không thể giải thích được về sự tiến hóa nhanh chóng và tính kháng thuốc trừ sâu. Làm thế nào những thay đổi này được truyền qua nhiều thế hệ tái tổ hợp giới tính vẫn còn là điều bí ẩn - nhưng nghiên cứu mới cho thấy rõ ràng rằng chúng tồn tại. “Chúng tôi còn nhiều điều để học hỏi về cách mọi người có thể quản lý sự tiến hóa tốt hơn”, Chen nói.

 

Nguyễn Hiếu Hạnh theo Phys.org

Trở lại      In      Số lần xem: 58

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cậy lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD