Đây là nghiên cứu đầu tiên kiểm tra đồng thời biểu hiện gien trao đổi chất ở cả cây ký chủ và các mầm bệnh tấn công chúng trong điều kiện bình thường và biến đổi khí hậu. Phát hiện giúp giải thích cơ chế đằng sau điều đã trở thành một sự thật: Thế giới nóng lên khiến cây cối dễ mắc bệnh hơn.

Nghiên cứu được thực hiện trên cây thông Áo, có nguồn gốc từ Nam Âu và được sử dụng làm vật trang trí ở Hoa Kỳ. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm tác động của điều kiện thay đổi khí hậu lên cây sau khi bị nhiễm hai loại nấm liên quan đã giết chết những đám cây thông lớn này theo thời gian.

Tác giả nghiên cứu Enrico Bonello, Giáo sư sinh thái học phân tử và hóa học của cây tại Đại học bang Ohio cho biết: “Chúng tôi quyết định nghiên cứu ảnh hưởng của những căng thẳng kết hợp giữa nhiệt độ cao hơn và nguồn nước thấp hơn bởi vì đó là những gì cây cối sẽ trải qua trong tương lai. Trong vòng ba ngày kể từ khi bị nhiễm bệnh trong điều kiện biến đổi khí hậu, cây đã bị tác động theo hai hướng khác nhau: Cây bị tước bỏ carbon do giảm quá trình quang hợp và tăng cường khả năng thu nhận carbon của nấm”.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Forest and Global Change.

Các chuyên gia cho biết, quá trình hấp thụ carbon của các khu rừng trên thế giới là tác nhân chính giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và có thể được đẩy nhanh nếu con người nỗ lực cải thiện việc bảo vệ, quản lý và phục hồi rừng. Trong một nghiên cứu vào năm 2021 về các lô rừng ở Hoa Kỳ, các nhà khoa học ước tính những xáo trộn do dịch bệnh và côn trùng gây ra gần đây đã làm giảm tỷ lệ hấp thụ carbon lần lượt là 28% và 69% từ năm 2001-2019 so với các khu rừng không bị xáo trộn.

Bonello nói: “Đây là một lý do khác cho thấy cần ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu do các hoạt động của con người gây ra”.

Ông và các đồng nghiệp đã cho những cây thông 3 tuổi của Áo tiếp xúc với hai nhóm điều kiện: nhiệt độ hàng ngày dao động từ 59 đến 82,4 độ F theo như điều kiện biến đổi khí hậu, nhiệt độ hàng ngày từ 68 đến 91,4 độ F, điều này làm giảm lượng của nước trong khí quyển so với nước có sẵn ở nhiệt độ lạnh hơn. Sau khi cây quen với điều kiện này, cây được cấy một trong hai dòng nấm gây bệnh.

Candidia sapinea, một loại nấm phá hoại mạnh, và họ hàng ít mang tính phá hoại của nó là Candidia scrobiculata được tìm thấy ở cả hai bán cầu Bắc và Nam. Chúng thường ở trạng thái ngủ đông, chờ cơ hội tốt nhất để tiêu diệt tế bào vật chủ và ăn xác thực vật chết - thường là khi vật chủ của chúng bị suy yếu. Ngoài việc tiêu diệt cây thông của Áo, nấm cũng đã bắt đầu gây hại cho cây thông Scots ở Scandinavia.

Bonello cho biết: “Giả thuyết được đặt ra là sự ấm lên và nguồn nước thấp hơn ở những khu vực đó đang làm cho cây cối dễ bị nhiễm mầm bệnh hơn”.

Ba ngày sau khi lây nhiễm, nhóm nghiên cứu đã thu thập mô thực vật và mầm bệnh được sử dụng để phân tích trình tự RNA để xác định sự kích hoạt gien, hoặc biểu hiện, những thay đổi kiểu hình trên cây và cả hai chủng nấm.

Phân tích cho thấy một sự thay đổi cơ bản ở những cây chịu tác động của điều kiện biến đổi khí hậu: Khả năng thực hiện quang hợp của chúng giảm xuống, có nghĩa là chúng có ít nguồn lực hơn để đầu tư vào nguồn cung cấp thực phẩm, tăng trưởng và phòng chống dịch bệnh. Đồng thời, cả hai chủng nấm đều tăng cường bộ máy sử dụng carbon của chúng, chúng trở nên dễ gây bệnh hơn đáng kể so với điều kiện bình thường.

Bonello cho biết: “Về cơ bản, biến đổi khí hậu đã khiến vật chủ là cây trồng bị thiếu dinh dưỡng, điều này kết hợp với thực tế là nấm trở nên hung dữ hơn, phát triển nhanh hơn và giết chết nhiều mô vật chủ nhanh hơn”.

Mặc dù những kết quả này là một ví dụ về một loài cây và một loại mầm bệnh, nhưng nghiên cứu cung cấp những hiểu biết sâu sắc về mức độ thiệt hại mà sự nóng lên toàn cầu có thể gây ra đối với một trong những bể chứa carbon chính của hành tinh.

Bonello cho biết: “Sự xâm nhập của mầm bệnh và dịch hại đã ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ carbon. Nếu tình trạng này thậm chí còn tồi tệ hơn với biến đổi khí hậu, sự hấp thụ carbon sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực vì cây cối sẽ chết với số lượng lớn hơn bao giờ hết. Những cây có thể tồn tại trong điều kiện môi trường bất lợi trong một thời gian và phục hồi nếu điều kiện trở nên tốt hơn, có thể bị chết bởi các mầm bệnh trong khi chờ đợi”.