Ruộng Cỏ linh lăng đang phát triển. Ảnh: Deborah Samac.

Các nhà khoa học ARS đã hợp tác để bảo vệ cây cỏ linh lăng khỏi bệnh thối cổ rễ bằng cách sử dụng protein kháng bệnh chiết xuất từ cây cỏ ba lá, họ hàng gần của cây cỏ linh lăng. Hạt giống linh lăng được xử lý bọc chất kháng bệnh trước khi gieo để chống lại một số bệnh hại phát sinh từ đất.

Cỏ linh lăng (Medicago sativa L.) thường được gọi là "Nữ hoàng cây thức ăn gia súc" là loài cây có năng suất cao và chất lượng tốt làm thức ăn cho động vật nhai lại, có khả năng cố định đạm và thích nghi cao trong các môi trường sống. Tuy nhiên, loài cây họ đậu quý giá này lại khá mẫn cảm với bệnh "crown rot" (thối cổ rễ).

Hiện nay, phòng trừ bằng phun thuốc hóa học hầu như không có hiệu quả chống bệnh thối cổ rễ và chưa có giống cỏ linh lăng kháng bệnh nào có sẵn cho nông dân. Mới đây, một nhóm các nhà khoa học thuộc Bộ Nông nghiệp Mỹ (ARS), Đại học Minnesota (UM) và Trung tâm khoa học thực vật Donald Danforth (DDPSC) nghiên cứu một chất kháng sinh "thay thế"- mượn từ một người họ hàng gần của cây họ đậu trị giá 8 tỷ USD này.

Theo Debby Samac, một nhà nghiên cứu bệnh học thực vật đứng đầu cơ quan nghiên cứu khoa học thực vật ARS ở St. Paul, Minnesota, bệnh thối làm hỏng các tế bào ở cổ rễ ("crown") của cây cỏ linh lăng, điển hình là sau vài vụ thu hoạch đầu tiên. Bệnh tấn công làm giảm số lượng thân cây và giảm khả năng lưu trữ carbohydrate, làm giảm năng suất và cây dễ tàn lụi trong mùa đông.

Các thuốc trừ bệnh được sử dụng trên cỏ linh lăng nhanh bị rửa trôi khỏi cổ rễ nên khó ngăn ngừa bệnh, điều này xảy ra ở tất cả các tiểu bang nơi cây được trồng làm cỏ khô, thức ăn gia súc hoặc sử dụng khác.

Nỗ lực phát triển các giống đại trà có tính kháng bằng các phương pháp nhân giống cây trồng thông thường cho đến nay đều thất bại. Do đó nông dân gặp nhiều khó khăn trong việc quản lý bệnh thối cổ rễ để giảm thiệt hại do bệnh này. Trong trường hợp cây cỏ linh lăng không có gen kháng bệnh, các nhà khoa học đã chú ý đến cây cỏ ba lá (barrel medic - Medicago truncatula), một loài họ hàng trong chi Linh Lăng, có lá sản sinh ra các protein nhỏ kháng khuẩn gọi là defensin.

Theo Samac, người đã hợp tác với Andrew Sathoff, một cựu nghiên cứu sinh của UM hiện đang làm việc tại Đại học bang Dakota, cùng Siva Velivelli và Dilip Shah, với DDPSC, cỏ linh lăng sản xuất kháng sinh defensin trong hạt và những chất bảo vệ này đã được sử dụng phòng bệnh nấm hại cây khoai tây. Tuy nhiên, các chất kháng sinh từ cỏ linh lăng, rau bina và cà chua mà các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm không có tác dụng phòng trừ đối với bệnh thối cổ rễ. Do đó họ cần một defensin có tác dụng ức chế nhiều mầm bệnh nấm và vi khuẩn thay thế và họ đã tìm được trong cây cỏ ba lá.

Bước đầu, nhóm nghiên cứu đã xác định các chuỗi axit amin của defensin được sản xuất bởi cây cỏ ba lá và tổng hợp các yếu tố chủ chốt. Sau đó, họ xử lý bào tử nấm bệnh và vi khuẩn bằng defensin nồng độ thấp để tìm hiểu ảnh hưởng của chất này đến sự sinh trưởng phát triển mầm bệnh.

Một trong những chất defensin được thử nghiệm đã cho thấy có khả năng chống lại các mầm bệnh thối rữa như nấm Phoma, Colletotrichum trifolii, nấm Fusarium, vi khuẩn Pseudomonas syringae và Xanthomonas alfalfae.

Lê Thị Thanh theo ARS.