Nghiên cứu gần đây do Nhóm Krasileva của Viện Earlham (EI) và Phòng thí nghiệm Sainsbury (TSL) dẫn đầu đã sử dụng phương pháp phát sinh loài học (nghiên cứu các trình tự DNA có quan hệ với nhau như thế nào) để xác định phương thức các gen “mồi” này được phân bố rộng khắp ở nhiều loại cỏ hoang dại và cỏ nhập nội khác nhau, bao gồm cả các cây trồng quan trọng như lúa mì, lúa mạch, ngô, và lúa gạo. Bằng chứng mới này có thể giúp ích cho các nhà khoa học và các nhà chọn giống cây trồng đặc biệt là trong việc trang bị cho cây trồng khả năng chống lại một loạt bệnh hại đang nổi lên.

Bằng cách xem xét lịch sử di truyền của những cây này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra nhiều nhóm thú vị hướng về việc hình thành các sự hợp nhất mới với các thụ quan thực vật, mà đa dạng nhất là ở cây lúa mì. Các protein này liên quan tới các phản ứng stress thực vật nói chung, đặc biệt là phản ứng phòng chống sự tấn công của bệnh hại.

Paul Bailey, tác giả chính của nghiên cứu, người đã thực hiện các phân tích về phát sinh loài cho biết: “Nếu chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách thức các protein này cùng với các vùng “tích hợp” bổ sung được hình thành trong quá trình tiến hóa gần đây, thì sẽ có một cơ hội tốt giúp chúng ta thiết kế các gen với các vùng cụ thể để tạo ra tính kháng với các kiểu tấn công mới của nguồn bệnh.

Nhóm nghiên cứu quan tâm chủ yếu tới cây lúa mì bởi kích cỡ và sự phức tạp của bộ máy di truyền của nó và tám bộ genome của các loài cỏ khác. Những cải tiến về trình tự genome như vậy đã cho phép các nhà khoa học so sánh sự tương đồng gene giữa các loài có họ hàng gần với nhau – ví dụ như lúa mì và lúa mạch – và các loài có họ hàng xa hơn như lúa mì và ngô.

Paul cho biết thêm: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng ngay cả giữa các loài có họ hàng gần với nhau cũng có thể có sự khác biệt rõ ràng giữa các dạng sự kiện hợp nhất đã xảy ra, cho thấy rằng quá trình thay đổi vẫn đang tiếp diễn ở những cây này”.

Thực vật có một hệ thống miễn dịch giúp chúng nhận biết được một loạt bệnh hại, song chúng phải theo kịp sự liên tục phát triển và liên tục thích ứng của nguồn bệnh đối với các phương thức mới trong phòng vệ cơ bản của thực vật.

Tuy nhiên các thụ quan bệnh hại thực vật cụ thể được biết đến như là các protein “NLR” đã được chứng minh là có khả năng nhận biết một số tín hiệu liên quan đến các tác nhân gây bệnh. Bằng việc có được các đoạn protein được mã hóa bởi các gen khác, thường là mục tiêu của sự nhiễm bệnh, các protein NLR hoạt động giống như một “cái bẫy phòng vệ tổng hợp”.

Tiến sĩ Ksenia Krasileva, người đứng đầu dự án, cho biết thêm: "Khi cây có khả năng phát triển nhanh chóng, chúng có thể phản ứng với các mầm bệnh đang hoạt động theo cách phòng vệ khác. Việc khám phá phương thức thực vật tồn tại khỏe mạnh vẫn còn là một thách thức. Bài báo này là kết quả hợp tác thành công của nhiều chuyên gia về hệ gen học, bao gồm cả nhóm của chúng tôi, Dr. Matthew Moscou ở TSL và Dr. Wilfried Haerty ở EI. Chúng tôi đã cùng nhau khám phá được một trong các phương thức thực vật sử dụng và chúng sẽ giúp tạo ra các loại cây trồng kháng bệnh.

Các nguồn bệnh thực vật đang phát triển liên tục, song trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng có thể tạo ra các protein mới với các vùng tích hợp đặc trưng kháng bệnh, đặc biệt là các mối đe dọa mới cho cây trồng của chúng ta.

“Locus tổng hợp trội điều khiển sự đa dạng hóa liên tục của các thụ quan miễn dịch thực vật với các sự hợp nhất vùng ngoại sinh” được công bố trên tạp chí Genome Biology, BioMed Central.

Nguyễn Thị Hồng Nhung theo Phys.org