Các nhà nghiên cứu tìm ra biện pháp phòng vệ mới chống lại các bệnh ở thực vật khó trừ

Các nhà khoa học nghiên cứu của Texas A&M AgriLife đã phát triển một phương pháp mới để chống lại bệnh vàng lá gân xanh ở cây có múi và bệnh sọc vằn khoai tây, hai loại bệnh gây thiệt hại kinh tế nông nghiệp ở Hoa Kỳ.

Phương pháp của họ sử dụng các peptide kháng khuẩn của rau bina, được gọi là defensin, có tác dụng bảo vệ cây trồng tự nhiên chống lại nhiều loại mầm bệnh.

Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Plant Biotechnology Journal, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số defensin của rau bina có thể mang lại khả năng bảo vệ tương tự cho cây có múi và khoai tây - và có thể là các loại cây trồng khác. Các tác động cho thấy tiến triển đáng kể hướng tới việc phục hồi năng suất và cải thiện chất lượng ở các cây bị bệnh.

“Tiến sỹ Mandadi đã tiếp tục chứng minh khả năng lãnh đạo và đổi mới đặc biệt trong lĩnh vực bệnh lý thực vật, thúc đẩy các giải pháp hướng tới khả năng phục hồi nông nghiệp và an ninh lương thực lớn hơn”, Amir Ibrahim, tiến sỹ, phó giám đốc kiêm giám đốc khoa học của cơ quan nghiên cứu AgriLife đã cho biết. “Công trình tiên phong của ông, từ công nghệ rễ lông đến phương pháp phòng trừ bằng peptide, minh họa cho cam kết của chúng tôi đối với khám phá khoa học giúp trao quyền cho nông dân và duy trì nền kinh tế nông nghiệp ở Texas và nhiều nơi khác”.

Phục hồi cây có múi

Mandadi và nhóm của ông đã chọn peptide kháng khuẩn từ rau bina sau khi biết được từ các nghiên cứu trước đó rằng chúng có thể chống lại nhiều loại nấm và vi khuẩn gây bệnh. Vì các peptide này có sẵn trong rau bina nên con người cũng thường xuyên tiêu thụ chúng.

Năm 2021, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã kết luận rằng việc tiếp xúc với defensin từ rau bina qua chế độ ăn uống là an toàn cho người dân Hoa Kỳ, bao gồm cả trẻ sơ sinh và trẻ em. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn vì cả hiệu quả và độ an toàn, vì chúng không gây ra bất kỳ rủi ro nào cho sức khỏe đã biết.

Các nhà nghiên cứu đã đưa các peptide vào cây có múi thương mại bằng một loại virus lành tính do các nhà nghiên cứu tại Đại học Florida phát triển, những người đã hợp tác trong nghiên cứu này. Virus này lây nhiễm tự nhiên vào cây ở cùng vị trí mà vi khuẩn gây bệnh sống. Sử dụng một quy trình ghép đơn giản, các nhà nghiên cứu đã có thể áp dụng virus và cho phép nó tự đưa các peptide nhắm mục tiêu vào vi khuẩn.

Trong vài năm, nhóm nghiên cứu đã theo dõi cách cây có múi bị nhiễm Candidatus Liberibacter asiaticus, loại vi khuẩn gây bệnh vàng lá gân xanh ở cây có múi, phản ứng với phương pháp phòng trừ bằng các peptide kháng khuẩn cụ thể. Họ đã thấy kết quả khả quan, bao gồm năng suất quả tăng đến 50% so với cây không được xử lý chỉ sau một lần áp dụng.

Bệnh greening cây có múi khiến quả trở nên nhỏ hơn, hình dạng không đều và đắng. Cây rụng sớm hơn bình thường và cuối cùng trở nên yếu hơn và dễ bị hư hại do các bệnh khác và các tác nhân bất lợi bên ngoài, cuối cùng dẫn đến hàng tỷ đô la thiệt hại về nông nghiệp mỗi năm. (Sam Craft/Texas A&M AgriLife).

Khoai tây phục hồi - Và nhiều hơn nữa

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã khám phá cách các peptide rau bina có thể tăng cường phản ứng miễn dịch chống lại Candidatus Liberibacter solanacearum. Vi khuẩn này có liên quan đến tác nhân gây bệnh vàng lá gân xanh ở cam quýt và gây ra bệnh sọc vằn ở khoai tây và các loại rau khác.

Khi các nhà nghiên cứu cho vào các peptide kháng khuẩn trong khoai tây, cây khoai tây biểu hiện các triệu chứng bệnh tối thiểu, có ít vi khuẩn gây bệnh hơn, ít bị đổi màu sọc vằn đặc trưng ở củ và có số lượng củ lớn hơn so với cây không được xử lý.

Nhìn chung, kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy những tác động tích cực đối với hai loại peptide kháng khuẩn rau bina được bổ sung độc lập vào cam quýt và khoai tây.

Nhìn về tương lai, Mandadi có kế hoạch khám phá các ứng dụng rộng hơn và mở rộng khả năng của công nghệ. Ông hình dung ra việc tạo ra "hỗn hợp" nhiều loại peptide và khám phá những tác động khi kết hợp với các chiến lược quản lý tích hợp khác để kiểm soát cả côn trùng phát tán vi khuẩn.

 “Đây chỉ là khởi đầu”, Mandadi cho biết. “Các peptide kháng khuẩn này có nhiều hứa hẹn như một phương pháp phòng trừ mới cho các bệnh nông nghiệp rộng hơn. Chúng tôi muốn xem các peptide này có thể hỗ trợ những loại cây trồng nào khác. Tôi nghĩ rằng nó có tiềm năng trở thành một phương pháp phòng trừ phổ rộng mới cho cây trồng, bên cạnh các phương pháp canh tác nông nghiệp truyền thống”.

Southern Gardens Citrus, một công ty con của U.S. Sugar, đã cấp phép bản quyền sáng chế cho công nghệ defensins do cơ quan nghiên cứu AgriLife phát triển từ Hệ thống Đại học Texas A&M, cũng như việc sử dụng công nghệ vectơ virus từ Đại học Florida. Họ đang hợp tác với Silvec Biologics để thương mại hóa công nghệ này để sử dụng chống lại vi khuẩn gây bệnh vàng lá gân xanh ở cây có múi. Silvec đã nộp đơn lên EPA vào tháng 1 năm 2024 để được phép sử dụng thương mại, đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc đưa sáng kiến ​​này đến với người trồng trọt.

Khoai tây bị bệnh sọc vằn có các sọc đen đặc trưng, ​​trở nên rõ hơn khi chiên. Côn trùng lây lan vi khuẩn gây bệnh sọc vằn và bệnh xanh lá cây có múi. (Fekede Workneh, Sam Craft/Texas A&M AgriLife).

Đỗ Thị Nhạn theo Texas A&M AgriLife.