Các vi hạt không thể phân biệt bằng mắt thường của Virus Brome. Ảnh: Ayala Rao / UCR.

Các nhà khoa học của UC Riverside đã giải được câu đố di truyền kéo dài 20 năm qua, có thể dẫn đến nhiều cách để bảo vệ lúa mì, lúa mạch và các loại cây trồng khác khỏi sự tấn công tàn khốc.

Ayala Rao, giáo sư bệnh thực vật và vi sinh vật học, đã nghiên cứu virus Brome khảm trong nhiều thập kỷ. Không giống như một số virus, vật liệu di truyền của virus này được chia thành ba vi hạt mà cho đến nay không thể phân biệt được.

"Không có một bức tranh rõ ràng hơn về sự khác biệt giữa các vi hạt này, chúng tôi không thể hiểu đầy đủ cách chúng phối hợp với nhau để bắt đầu gây nhiễm trùng phá hủy cây lương thực", Rao nói. "Cách tiếp cận của chúng tôi đối với vấn đề này đã đưa một phần quan trọng, rất rõ ràng vào bức tranh".

Bên trong mỗi vi hạt là một chuỗi RNA, vật liệu di truyền kiểm soát việc sản xuất protein. Các protein thực hiện các nhiệm vụ khác nhau, một số trong đó gây ra sự phát triển còi cọc, tổn thương và cuối cùng là cái chết của cây chủ bị nhiễm bệnh.

Hai thập kỷ trước, các nhà khoa học đã sử dụng các điểm tương đồng của cả ba vi hạt để tạo ra một mô tả cơ bản về cấu trúc của chúng. Để phân biệt, trước tiên cần tách chúng ra và đưa chúng vào dạng tinh khiết nhất.

Sử dụng một kỹ thuật di truyền, nhóm của Rao đã vô hiệu hóa các khả năng gây bệnh của virus và truyền các gen virut này vào cây chủ.

"Sử dụng vi khuẩn làm vector chèn bộ gen của nó vào tế bào của cây, tương tự như cách HIV tự chèn vào tế bào người. Sau đó chúng tôi có thể phân lập các vi hạt virus trong thực vật và xác định cấu trúc của chúng bằng kính hiển vi điện tử và công nghệ dựa trên máy tính" Rao cho biết.

Hiện nay một trong các vi hạt được ánh xạ đầy đủ, rõ ràng hai vi hạt đầu tiên ổn định hơn vi hạt thứ ba.

"Một khi chúng ta thay đổi sự ổn định, chúng ta có thể điều khiển cách RNA được giải phóng vào thực vật", Rao nói. "Chúng tôi có thể làm cho vi hạt thứ ba ổn định hơn, vì vậy nó không giải phóng RNA và tiến trình gây bệnh bị trì hoãn".

Với chuyên môn của các nhà khoa học tại UCLA và UC San Diego, bước tiếp theo, Rao hy vọng sẽ đưa hai vi hạt virus khác vào trọng tâm sắc nét hơn.

Virus Brome khảm chủ yếu ảnh hưởng đến các loại cỏ như lúa mì và lúa mạch, và đôi khi cũng ảnh hưởng đến đậu nành. Theo Rao, nó gần giống với virus Cucumber Mosaic, lây nhiễm dưa chuột cũng như cà chua và các loại cây trồng khác rất quan trọng đối với nông nghiệp California.

Nghiên cứu này không chỉ có thể dẫn đến việc bảo vệ nhiều loại cây trồng, nó có thể thúc đẩy sự hiểu biết về bất kỳ loại virus nào.

"Làm việc với virus thực vật dễ dàng hơn nhiều vì chúng dễ dàng và ít tốn kém hơn để phát triển và phân lập", Rao nói. "Và những gì chúng tôi tìm hiểu về các nguyên tắc sao chép cũng có thể áp dụng cho virus người và động vật".

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org