Các nhà khoa học phát hiện một gen có thể cứu chuối khỏi bệnh Panama nguy hiểm

Một gen ẩn trong chuối hoang dại có thể nắm giữ vai trò quyết định để cứu loại trái cây được yêu thích nhất trên thế giới khỏi căn bệnh cực kỳ nguy hiểm.

Các nhà khoa học đã xác định chính xác nguồn gen tạo nên khả năng kháng bệnh hại tàn phá nghiêm trọng ở chuối trong loài phụ của chuối hoang dại. Bước đột phá này có thể mở đường cho các giống chuối mới được bảo vệ tự nhiên chống lại bệnh héo rũ Fusarium. Nguồn: Shutterstock.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra nguồn kháng bệnh tự nhiên mạnh ở chuối hoang dại, mang lại hy vọng mới trong việc bảo vệ nguồn cung chuối toàn cầu khỏi mối đe dọa nguy hiểm từ nấm hại.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Queensland, do tiến sỹ Andrew Chen và giáo sư Elizabeth Aitken dẫn đầu, đã xác định được vùng gen cụ thể chịu trách nhiệm kháng bệnh héo rũ Fusarium chủng Sub Tropical Race 4 (STR4) - một chủng gây ra bệnh Panama.

Bệnh héo rũ Fusarium và mối đe dọa đối với chuối Cavendish

“Bệnh héo rũ Fusarium - còn được gọi là bệnh Panama - bệnh lây truyền qua đất có sức tàn phá lớn, ảnh hưởng đến các đồn điền chuối Cavendish trên toàn thế giới thông qua các chủng Race 4 độc lực cao”, tiến sỹ Chen cho biết.

Loại nấm bệnh hại này tấn công cây chuối qua đất, làm cho cây héo và chết. Tệ hơn nữa, nó để lại nguồn nhiễm bệnh trong đất lâu dài, đe dọa các vụ trồng trong tương lai.

“Việc xác định và ứng dụng tính kháng bệnh tự nhiên từ chuối hoang dại là giải pháp lâu dài và bền vững để chống lại mầm bệnh này- mầm bệnh làm héo và chết cây chuối, đồng thời để lại tàn dư trong đất để tiếp tục lây nhiễm bệnh cho các vụ mùa sau”, Chen giải thích.

Lập bản đồ gen kháng bệnh ở chuối hoang dại

Nhóm nghiên cứu đã truy tìm nguồn gen kháng bệnh từ giống chuối lưỡng bội hoang dại có tên Calcutta 4. Để xác định chính xác tính kháng bệnh này, các nhà khoa học đã lai Calcutta 4 với các giống chuối mẫn cảm thuộc một loài phụ lưỡng bội khác.

“Chúng tôi đã xác định được nguồn gen kháng STR4 ở Calcutta 4- giống chuối lưỡng bội hoang dại có khả năng sinh sản cao - bằng cách lai nó với các giống chuối mẫn cảm từ một loài phụ khác trong nhóm chuối lưỡng bội”, tiến sỹ Chen cho biết.

Sau khi trồng các cây lai mới, nhóm nghiên cứu cho chúng tiếp xúc với STR4 và so sánh DNA của những cây sống với những cây bị nhiễm bệnh.

Sau khi cho thế hệ cây con tiếp xúc với STR4, chúng tôi phân tích và so sánh DNA của những cây bị bệnh với những cây không bị nhiễm. Chúng tôi đã xác định được gen kháng STR4 nằm trên nhiễm sắc thể số 5 ở cây chuối Calcutta 4.

“Đây là phát hiện rất quan trọng, là lần đầu tiên khả năng kháng bệnh với chủng Race 4 từ loài phụ hoang dại này được phân tích chi tiết về di truyền”.

Nỗ lực trong 5 năm với công nghệ di truyền tiên tiến

Dự án được thực hiện thông qua Trường Nông nghiệp và Phát triển Thực phẩm Bền vững, kéo dài suốt 5 năm. Mỗi thế hệ cây chuối phải mất ít nhất 12 tháng để phát triển trước khi các nhà nghiên cứu có thể đánh giá khả năng kháng bệnh của chúng và tiếp tục lai tạo khi cây ra hoa.

Để đạt được kết quả khám phá này, nhóm nghiên cứu đã kết hợp di truyền học thuận chiều (phát triển quần thể và sàng lọc bệnh), giải trình tự bộ gen và phân tích phân ly nhóm (bulked segregant analysis).

Hướng tới các giống chuối thương mại kháng bệnh Fusarium

Tiến sỹ Chen cho biết các phát hiện này sẽ hỗ trợ phát triển các giống chuối thương mại có khả năng chống chịu bệnh héo rũ Fusarium.

“Dù chuối Calcutta 4 cung cấp nguồn gen kháng bệnh quan trọng, nó không thích hợp làm giống thương mại vì quả ăn không ngon”, ông nói.

Giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc chuyển đổi phát hiện di truyền này thành các công cụ lai tạo thực tiễn.

“Bước tiếp theo là phát triển các chỉ thị phân tử để theo dõi tính trạng kháng bệnh một cách hiệu quả, giúp các nhà lai tạo có thể sàng lọc cây con sớm và chính xác trước khi xuất hiện bất kỳ triệu chứng bệnh nào”.

“Điều này sẽ đẩy nhanh quá trình chọn lọc, giảm chi phí và hy vọng cuối cùng sẽ tạo ra giống chuối vừa ngon, dễ trồng, vừa được bảo vệ tự nhiên khỏi bệnh héo rũ Fusarium nhờ đặc tính di truyền của nó”.

STR4 ảnh hưởng đến các vùng trồng chuối ở khu vực cận nhiệt đới trên toàn thế giới. Đây là biến thể di truyền của Tropical Race 4 (TR4), được tìm thấy ở Australia.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Hort Innovation thông qua quỹ ngành chuối và đóng góp từ Chính phủ Australia. Các kết quả này dự kiến ​​sẽ định hướng các khoản đầu tư trong tương lai nhằm biến những khám phá di truyền này thành công cụ thực tế cho việc chọn tạo giống chuối và áp dụng rộng rãi hơn cho ngành công nghiệp chuối.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Horticulture Research.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.