Các nhà khoa học từ Áo cho rằng họ đã tìm ra chìa khóa để lai tạo ra nhiều cây lúa kháng bệnh hơn , một bước đột phá có thể cải thiện an ninh của một trong những nguồn lương thực quan trọng nhất thế giới.

Gạo là lương thực chính của khoảng một nửa dân số thế giới. Việc trồng cây lúa rất cần nước và theo tổ chức viện trợ Welthungerhilfe của Đức, khoảng 15% lúa được trồng ở những vùng có nguy cơ hạn hán cao.

Do đó, hiện tượng nóng lên toàn cầu ngày càng trở thành vấn đề đối với việc trồng lúa, thường dẫn đến thu hoạch nhỏ và nạn đói. Mất mùa do mầm bệnh gây ra chỉ làm trầm trọng thêm tình hình.

Việc nhân giống cây trồng kháng thuốc là giải pháp thay thế duy nhất cho việc sử dụng thuốc trừ sâu, tuy nhiên cách chống lại bệnh hại cây trồng này chỉ thành công ở mức độ vừa phải. Nếu cây trồng có khả năng chống lại một mầm bệnh nhờ vào quá trình lai tạo của chúng, chúng thường dễ bị nhiễm các mầm bệnh khác hơn hoặc kém mạnh mẽ hơn trong điều kiện môi trường bất lợi.

Vì lý do này, một nhóm nghiên cứu quốc tế, bao gồm Viện Công nghệ Sinh học Môi trường tại Đại học Công nghệ Graz, đã nghiên cứu hệ vi sinh vật của hạt giống cây lúa một thời gian để thiết lập mối tương quan giữa sức khỏe thực vật và sự tồn tại của một số vi sinh vật nhất định. Nhóm hiện đã đạt được một bước đột phá lớn.

Họ đã xác định được một loại vi khuẩn bên trong hạt giống có thể kháng hoàn toàn một loại mầm bệnh cụ thể và được truyền tự nhiên từ thế hệ cây này sang thế hệ cây khác. Theo nhóm nghiên cứu, những phát hiện được công bố trên tạp chí khoa học Nature Plants cung cấp một cơ sở hoàn toàn mới để thiết kế các sản phẩm bảo vệ thực vật sinh học và bổ sung làm giảm các độc tố sinh học có hại do mầm bệnh tạo ra.

Sự đột phá 

Trong canh tác lúa thông thường ở tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc, người ta quan sát thấy một kiểu gen của cây lúa (giống Zhongzao 39) đôi khi phát triển tính kháng đối với mầm bệnh thực vật Burkholderia plantarii. Mầm bệnh này dẫn đến mất mùa và cũng tạo ra một chất độc sinh học có thể gây tổn thương nội tạng và các khối u ở người và động vật tiếp xúc lâu dài.

Tomislav Cernava từ Viện Công nghệ Sinh học Môi trường thuộc Đại học Công nghệ Graz cho biết: “Cho đến nay, không thể giải thích được khả năng kháng thuốc lẻ tẻ của cây lúa đối với mầm bệnh này .

Cùng với người đứng đầu Viện Gabriele Bergvà đồng nghiệp của ông Peter Kusstatscher, Cernava đã nghiên cứu chi tiết hệ vi sinh vật của hạt lúa từ các vùng canh tác khác nhau trong bối cảnh hợp tác với Đại học Chiết Giang (Hàng Châu) và Đại học Nông nghiệp Nam Kinh ở Trung Quốc, như cũng như Đại học Hokkaido Nhật Bản ở Sapporo.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng những cây kháng bệnh có thành phần vi khuẩn bên trong hạt khác với những cây mẫn cảm với bệnh. Đặc biệt, chi vi khuẩn Sphingomonas  được tìm thấy thường xuyên hơn đáng kể trong hạt giống kháng thuốc.

Do đó, các nhà nghiên cứu đã phân lập vi khuẩn thuộc giống này từ hạt và xác định vi khuẩn Sphingomonas melonis là tác nhân chịu trách nhiệm kháng bệnh. Vi khuẩn này tạo ra một axit hữu cơ (axit anthranilic), chất này ức chế mầm bệnh và do đó khiến nó trở nên vô hại.

“Điều này cũng có hiệu quả khi Sphingomonas melonis phân lập được áp dụng cho các cây lúa không kháng thuốc. Điều này tự động làm cho chúng kháng lại mầm bệnh thực vật Burkholderia plantarii, ”Tomislav Cernava giải thích.

Ngoài ra, vi khuẩn tự thiết lập trong một số kiểu gen nhất định của cây lúa và sau đó được di truyền tự nhiên từ thế hệ cây này sang thế hệ cây khác. “Tiềm năng của phát hiện này là rất lớn. Trong tương lai, chúng tôi sẽ có thể sử dụng chiến lược này để giảm lượng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp và đồng thời đạt được năng suất cây trồng tốt”, Cernava nói thêm.