Có phương pháp mới trong bảo vệ cây trồng thông qua việc khai thác điểm yếu của tác nhân gây bệnh không?

Các nhà khoa học thuộc Khoa Khoa học Sinh học hàng đầu của chúng tôi đã vạch ra những phương pháp tiếp cận mới đầy triển vọng nhằm bảo vệ cây trồng khỏi các loại dịch bệnh tàn phá, thông qua việc tìm ra những điểm yếu chung ở các loại protein mà tác nhân gây bệnh sử dụng để tấn công cây trồng.

Các nhà nghiên cứu đã trình bày điều này trong một bài tổng quan gần đây trên tạp chí The Plant Journal.

Xác định các điểm yếu chung của protein liên quan đến bệnh trên cây trồng

Các nhà nghiên cứu thảo luận về cách các vi sinh vật gây bệnh, bao gồm nấm và nhóm sinh vật giống nấm oomycetes, sử dụng những protein chuyên biệt được gọi là protein tác động “effectors” để làm suy yếu hệ thống phòng vệ tự nhiên của cây trồng. Đặc biệt đáng chú ý là một số nhóm protein này có cùng cấu trúc không gian ba chiều, mặc dù chúng có cấu trúc di truyền rất khác nhau.

Các nhóm này, được gọi là các họ protein tác động SUSS (không liên quan về trình tự nhưng có cấu trúc tương tự), thách thức quan niệm truyền thống cho rằng các protein có hình dạng tương tự luôn thực hiện cùng một chức năng.

Bảo vệ cây trồng hiệu quả hơn

Các nghiên cứu gần đây về những tác nhân gây bệnh này đã chỉ ra rằng chúng có những đặc điểm chung trên bề mặt, dường như rất quan trọng trong việc giúp mầm bệnh lây nhiễm thực vật – câu hỏi đặt ra là liệu những đặc điểm này có thể trở thành điểm yếu trước các công nghệ kỹ thuật sinh học dựa trên trí tuệ nhân tạo đang nổi lên hay không.

Thay vì phát triển khả năng kháng bệnh của cây trồng chống lại từng loại protein gây bệnh riêng lẻ, các nhà khoa học tin rằng các phương pháp tiếp cận trong tương lai có thể nhắm mục tiêu vào toàn bộ nhóm protein có liên quan.

Điều này có thể mang lại sự bảo vệ rộng hơn và lâu dài hơn vì các mầm bệnh có thể khó thay đổi những đặc điểm chung này mà không ảnh hưởng đến khả năng sống sót của chúng.

Nếu điều này là đúng, nó có thể giúp các nhà nghiên cứu tiến tới những phương pháp mới để kiểm soát các bệnh thực vật đe dọa sản xuất lương thực toàn cầu.

Sử dụng trí tuệ nhân tạo để bảo vệ cây trồng

Bài đánh giá cũng nhấn mạnh tiềm năng của trí tuệ nhân tạo (AI) và các công cụ thiết kế protein trong việc phát triển các phương pháp bảo vệ cây trồng trong tương lai.

Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp các nhà khoa học thiết kế các phân tử mới nhằm ngăn chặn các điểm yếu của protein gây bệnh hoặc cải thiện khả năng nhận biết và chống lại sự xâm nhiễm của cây trồng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng phương pháp này cuối cùng có thể giúp giảm thiểu thiệt hại mùa màng, cải thiện an ninh lương thực và giảm sự phụ thuộc vào các phương pháp xử lý hóa học. Cần có thêm nghiên cứu để kiểm tra xem liệu những ý tưởng này có thể được chuyển thành các giải pháp thiết thực cho nông dân hay không.

Đỗ Thị Nhạn theo Durham University.