|
 Đang trực tuyến :
38 |
|
 Số lượt truy cập :
33275661 |
|
|
|
|
|
Photorhabdus luminescens - vi khuẩn kí sinh côn trùng giúp chống lại sự tấn công của nấm bệnh
Thứ năm, 28-07-2022 | 08:02:57
|
|
Loại tế bào thứ cấp của P. luminescens bảo vệ thực vật chống lại F. graminearum. Các vi khuẩn liên quan bảo vệ thực vật và tiêu diệt loại nấm này bằng cách sử dụng các enzym phân hủy chitin (phải). Nếu không có biện pháp bảo vệ, cây bị nhiễm bệnh sẽ khô héo, có thể chết (trái).
Sử dụng vi sinh vật có ích trong bảo vệ thực vật không chỉ để làm thuốc trừ sâu sinh học mà còn như thuốc diệt nấm sinh học giúp cho sản xuất nông nghiệp bền vững hơn và cải thiện an ninh lương thực.
Tình trạng thiếu lương thực trong tương lai dự kiến trở nên trầm trọng hơn ở nhiều nơi trên thế giới. Đứng trước vấn đề này, các kỹ thuật sinh học bền vững đang được khám phá có thể làm tăng sản lượng ngũ cốc và các loại cây lương thực, sử dụng các thuốc trừ sâu tương thích với môi trường thay vì sử dụng thuốc trừ sâu hóa học. Vi khuẩn Photorhabdus luminescens đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học để bảo vệ cây trồng chống lại nhiều loại côn trùng gây hại. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johannes Gutenberg Mainz (JGU) gần đây đã chứng minh rằng P. luminescens cũng có thể bảo vệ thực vật chống lại sự lây nhiễm của nấm. Một dạng tế bào thứ cấp của vi khuẩn chịu trách nhiệm về hiệu ứng bổ sung này. Biến thể này sẽ xâm chiếm sợi nấm và sau đó tiêu diệt nó bằng cách phân hủy chitin, một thành phần chính của thành tế bào của nấm. Kết quả nghiên cứu này rất có ý nghĩa trong tương lai, đặc biệt là đối với sản xuất lương thực. Giáo sư Ralf Heermann của JGU cho biết: “Chúng tôi coi đây là cơ hội chính để làm cho việc trồng trọt trở nên thân thiện với môi trường và bền vững hơn với sự trợ giúp của những vi khuẩn này”.
Các phương pháp sinh học có thể mang lại năng suất cây trồng cao hơn
Giống như các loại cây khác, cây trồng dễ bị tác động bởi môi trường, bệnh tật và bị sâu bệnh phá hoại. Điều này có tác động đến năng suất cây trồng và sản lượng lương thực, đồng thời gây lo ngại về an ninh lương thực trong bối cảnh dân số toàn cầu ngày càng tăng. Những thiệt hại lớn về nông nghiệp chủ yếu là do sự xâm nhập của cỏ dại, côn trùng gây hại và các bệnh thực vật do vi khuẩn, nấm và vi rút gây ra. Trước đây, việc sử dụng nhiều hóa chất bảo vệ thực vật đã đảm bảo năng suất cao hơn và do đó cải thiện nguồn cung cấp lương thực. Tuy nhiên, điều này phải trả giá bằng việc môi trường bị huỷ hoại, nguy cơ gây độc cho con người và các sinh vật không phải mục tiêu như côn trùng thụ phấn và đặc biệt là sự thay đổi không mong muốn của thành phần của hệ vi sinh vật trong đất.
Một cách tiếp cận thay thế là sử dụng các tác nhân sinh học như vi khuẩn rhizobacteria thúc đẩy sự phát triển của thực vật và tuyến trùng tấn công côn trùng gây hại. Đây là hai ví dụ về các kỹ thuật nông nghiệp mới và bền vững để chống lại sâu bệnh hại cây trồng.
Tế bào sơ cấp của Photorhabdus luminescens tiêu diệt côn trùng và làm cho chúng phát sáng
Trong số những cách tiếp cận bền vững đó là sử dụng vi khuẩn Photorhabdus luminescens như một sinh vật có ích tiêu diệt ấu trùng côn trùng. Vi khuẩn này sống cộng sinh với các tuyến trùng nhỏ xâm nhập vào ấu trùng côn trùng và sau đó giải phóng vi khuẩn bên trong chúng. Sau đó, tiết ra nhiều chất độc dẫn đến cái chết của ấu trùng côn trùng, đồng thời tạo ra một loại enzyme phát quang sinh học gọi là luciferase làm cho ấu trùng chết phát sáng.
Khoảng hai năm trước, nhóm nghiên cứu của giáo sư Ralf Heermann đã phát hiện ra một tế bào kiểu hình bổ sung của P. luminescens, mặc dù nó không thể cộng sinh với tuyến trùng, nhưng có khả năng tự tồn tại trong đất. Loại tế bào thứ cấp này giống hệt về mặt di truyền với dạng sơ cấp, nhưng thiếu một số đặc tính kiểu hình nhất định, chẳng hạn như phát quang sinh học. Tuy nhiên, theo phát hiện mới của nhóm, những tế bào thứ cấp này có tác dụng chống lại sự lây nhiễm của nấm rất hiệu quả. Sử dụng cây cà chua làm ví dụ, nhóm các nhà vi sinh vật học của Heermann đã chỉ ra rằng sự xâm nhập của nấm Fusarium graminearum có thể được ngăn chặn bởi vi khuẩn này khi chúng xâm nhập vào các sợi nấm, phá vỡ chitin ở đó. Các nhà khoa học cũng đã xác định được cơ chế phân tử chịu trách nhiệm liên quan đến một loại enzyme gọi là chitinase và một protein liên kết với chitin. Điều này cho phép vi khuẩn phân giải cấu trúc của nấm, đặc biệt là thành tế bào của nó, và ức chế sự phát triển của nấm một cách hiệu quả.
Ứng dụng tiềm năng mới để thúc đẩy sự phát triển của thực vật và bảo vệ chống lại sự lây nhiễm của nấm bệnh
Tiến sỹ Nazzareno Dominelli, một thành viên trong nhóm của Heermann và là tác giả chính của bài báo được xuất bản gần đây giải thích: “chúng tôi đã chỉ ra rằng loại tế bào thứ cấp của vi khuẩn đặc biệt có thê tiêu diệt sợi nấm. Điều này kích hoạt những cơ chế phòng thủ đầu tiên bảo vệ thực vật chống lại các mầm bệnh. Nhờ kết quả này, giờ đây chúng tôi có thể đề xuất một cách sử dụng mới cho P. luminescens - như một sinh vật vừa thúc đẩy sự phát triển của thực vật vừa bảo vệ thực vật chống lại sự lây nhiễm của nấm”.
Nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục điều tra tiềm năng đầy hứa hẹn mà P. luminescens mang lại trong việc bảo vệ cây trồng theo hướng sinh học. Các dấu hiệu ban đầu cho thấy loại tế bào thứ cấp, không phát quang, tích cực tìm kiếm rễ cây, có thể mang lại những lợi ích bổ sung về công nghệ sinh học cho nông nghiệp.
Đinh Thị Lam theo Đại học Gutenberg.
|
Trở lại
In
Số lần xem: 262
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
(203).png "Photorhabdus luminescens - vi khuẩn kí sinh côn trùng giúp chống lại sự tấn công của nấm bệnh")
