Các cánh đồng cam và công việc trong phòng thí nghiệm. Hình ảnh: Dr. Nichole Ginnan.

Trong khi nhân loại đang đối mặt với đại dịch COVID-19, ngành công nghiệp cây có múi đang cố gắng quản lý căn bệnh quái ác của riêng mình, bệnh Huanglongbing (HLB), còn được gọi là bệnh vàng lá gân xanh hại cây cam quýt. HLB là loại bệnh tàn phá cây có múi nặng nề nhất trên thế giới. Trong thập kỷ qua, căn bệnh này đã tiêu diệt ngành công nghiệp cam quýt của Florida, làm giảm 72% sản lượng cam phục vụ cho sản xuất nước ép và các sản phẩm khác. Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) là loại vi khuẩn có liên quan đến bệnh này. Nó cư trú trong mạch libe của cây và giống như nhiều mầm bệnh thực vật, nó được lan truyền bởi côn trùng trong quá trình kiếm ăn. Sự phát triển của bệnh có thể chậm, nhưng rất thảm khốc. Các triệu chứng bệnh bắt đầu với lá úa, chồi vàng và còi cọc, dẫn tới năng suất giảm, quả kém chất lượng và cuối cùng là chết cây.

Hiện tại, điều duy nhất mà người trồng cây có múi có thể làm để bảo vệ cây trồng của họ khỏi bệnh HLB là kiểm soát côn trùng truyền bệnh. Rất nhiều nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm cách quản lý căn bệnh này, sử dụng các chiến lược từ thuốc trừ sâu đến thuốc kháng sinh rồi đến chó đánh hơi vi khuẩn CLas. Việc tìm hiểu về hệ vi sinh vật thực vật, một ranh giới mới thú vị trong quản lý bệnh hại cây trồng lại là một chiến lược khác.

Tiến sỹ Caroline Roper và tiến sỹ Nichole Ginnan tại Đại học California, Riverside đã dẫn đầu một hợp tác nghiên cứu lớn nhằm tìm cách khám phá vai trò của hệ vi sinh vật trong tiến trình phát triển của bệnh HLB. Bài báo gần đây của họ đăng trên Phytobiomes Journal, "Sự thay đổi vi sinh vật do bệnh gây ra ở cây có múi cho thấy các phản ứng có nguồn gốc từ vi sinh vật đối với bệnh Huanglongbing", vượt ra ngoài hình ảnh đơn lẻ về cảnh quan vi sinh vật điển hình trong nghiên cứu hệ vi sinh vật. Phương pháp tiếp cận toàn diện của họ nhằm nghiên cứu những tương tác giữa vi sinh và thực vật đã chụp được một số bức ảnh snapshot trong ba năm và trên ba loại mô riêng biệt (rễ, thân và lá). Điều rất thú vị về nghiên cứu này là việc sử dụng giải trình tự amplicon (16S và ITS) để nắm bắt vai trò phức tạp và năng động của hệ vi sinh vật (cả vi khuẩn và nấm) khi nó thay đổi trong quá trình tiến triển của bệnh HLB.

Sự suy giảm của các loài vi sinh vật chủ yếu trong thời kỳ bệnh có thể mở ra cơ hội cho các vi sinh vật khác xâm nhập. Một số nguồn lực nhất định có thể trở nên có nhiều hơn hoặc ít hơn, cho phép các vi sinh vật khác nhau phát triển. Tiến sỹ Roper và tiến sỹ Ginnan đưa ra giả thuyết rằng khi bệnh HLB bắt đầu, sự kiện này kích hoạt một lượng lớn vi khuẩn có ích đến hỗ trợ cây họ cam quýt. Họ cho rằng vi khuẩn đang bắt đầu một phản ứng miễn dịch để bảo vệ vật chủ.

Khi bệnh phát triển, cây có múi và hệ vi sinh vật của nó tiếp tục thay đổi. Tiến sỹ Ginnan, tác giả chính của nghiên cứu này, phát hiện ra có sự phong phú của vi sinh vật ký sinh và hoại sinh trong các rễ cây bị bệnh nặng. Sự phong phú của các vi khuẩn này có thể góp phần vào sự tiến triển của bệnh và sự suy tàn của rễ, một tác dụng phụ của bệnh HLB.

Những cây sống sót hoặc những cây không tiến triển thành bệnh nặng cũng có hồ sơ vi sinh vật độc đáo. Những cây này được khỏe mạnh hơn nhờ các vi khuẩn cộng sinh giả định như Lactobacillus sp. và Aureobasidium sp. Khám phá này giúp các nhà nghiên cứu xác định được một số vi khuẩn nhất định có liên quan đến sự tiến triển chậm hơn của bệnh.

Tiến sỹ Ginnan nói rằng, khoảnh khắc reo lên bất ngờ của họ trong quá trình nghiên cứu là khi phân tích dữ liệu. Bà nói: “Ban đầu chúng tôi tìm kiếm các vi sinh vật tăng và giảm mức độ phong phú tương đối khi xếp loại bệnh tật tăng lên. Việc phân tích mức độ phong phú khác nhau của chúng tôi đã tiết lộ các mô hình làm giàu rõ ràng được sao chép ở nhiều loại vi sinh vật". Đây là thời điểm họ bắt đầu phát triển các mô hình cá thể mà họ đang thấy thành một mô hình bệnh hại rộng hơn.

Nghiên cứu này là nền tảng cho các dự án và nghiên cứu hợp tác trong tương lai mà các tác giả rất vui mừng được tiếp tục phát triển. Họ rất hứng thú với tiềm năng của hệ vi sinh vật trong quản lý bệnh hại cây trồng. Trong tương lai gần, họ hy vọng rằng những khám phá này cùng với sự hiểu biết về các vi sinh vật có lợi có thể giúp thiết lập một kế hoạch phòng trừ bệnh hại qua trung gian vi sinh vật để bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh như bệnh HLB. Ngoài ra, mô hình mà họ phát triển có thể được áp dụng để tìm hiểu bệnh hại các hệ thống cây trồng khác.

Nguyễn Thị Hồng Nhung theo Phys.org