Cung cấp cho cây trồng kháng thể động vật để giúp chúng chống lại dịch bệnh

Các kiểu hình phản ứng mẫn cảm (HR) do PVX kích hoạt được quan sát với các Pikobody xếp chồng lên nhau. (A-B) HR cụ thể được kích hoạt bởi PVX thể hiện EGFP (GFP, A) hoặc mCherry (B) khi có Pikobody^Enhancer và Pikobody^LaM4 xếp chồng lên nhau, tương ứng. Lá N. benthamiana  điển hình được xâm nhập bằng các cấu trúc thích hợp và hình ảnh 7 ngày sau khi xâm nhập. Vị trí xâm nhập của mỗi cấu trúc được dán nhãn trên hình ở tất cả các vị trí ngoại trừ "Chỉ bộ đệm" là đồng xâm nhập với PVX-GFP (trái) hoặc PVX-mCherry (phải). Các đường đứt nét màu lục lam, đỏ tươi và trắng lần lượt mô tả các vị trí bị xâm nhập bằng PVX-GFP, PVX-mCherry hoặc không có PVX. Màu tím trên các vị trí xâm nhập trên (B) là do biểu hiện cao của mCherry. Nguồn: Science (2023). DOI: 10.1126/science.abn4116.

Một nhóm các nhà nghiên cứu công nghệ sinh học làm việc tại Đại học East Anglia đã phát triển một phương pháp mới để tăng khả năng kháng bệnh ở thực vật - cung cấp cho chúng các kháng thể động vật. Trong bài báo đăng trên tạp chí Science, nhóm đã mô tả kỹ thuật kháng thể llama và alpaca theo cách cho phép chúng chống lại một loại nấm ở thực vật.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng động vật chống lại các bệnh do vi khuẩn gây ra tốt hơn nhiều so với thực vật. Các vị trí nhiễm bệnh gây chết ở thực vật thường là vị trí tiếp xúc với đất. Nếu quá nhiều bộ phận chết, cây sẽ chết. Mặt khác, động vật có hệ thống miễn dịch phức tạp liên quan đến việc tạo ra các kháng thể mới khi các mối đe dọa mới được phát hiện, thường chỉ mất vài tuần. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu có thể mượn một số hệ thống miễn dịch của động vật để giúp thực vật chống lại nhiễm bệnh hay không.

Để tìm ra câu trả lời, nhóm nghiên cứu đã xây dựng dựa trên công trình khác, chẳng hạn như công trình được thực hiện bởi một nhóm tại Viện Nghiên cứu Y sinh Whitehead - họ nghĩ ra một cách sử dụng các đoạn kháng thể miền đơn, có nguồn gốc từ alpaca để gây nhiễu các quá trình tế bào ở các tế bào động vật có vú.

Trong nghiên cứu mới, nhóm đã tạo ra thứ mà họ gọi là pikobody - kháng thể từ llamas và alpacas đã được hợp nhất với protein Pik-1. Trong tự nhiên, loại protein này thường được tìm thấy trong các loại thực vật tương tự như cây thuốc lá - nó giúp phát hiện một loại protein cho phép một loại nấm đạo ôn lây nhiễm vào các tế bào trong cây. Nhóm nghiên cứu cũng thiết kế các kháng thể để tấn công các protein huỳnh quang.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã tiêm pikobody vào nhiều loại cây khác nhau và sau đó cho chúng tiếp xúc với nấm. Họ phát hiện ra rằng các tế bào ở thực vật tiếp xúc với protein huỳnh quang đã bị giết chết, để lại những mảng màu nâu trên lá của cây. Họ đã thử nghiệm 11 phiên bản pikobody của họ và phát hiện ra 4 phiên bản không những không gây chết tế bào thực vật mà chỉ tiêu diệt những tế bào có protein cụ thể, cho thấy việc sử dụng chiến lược như vậy để giúp thực vật tự vệ là có thể.

Các nhà nghiên cứu cũng đã phát hiện ra rằng các phiên bản pikobody khác nhau của họ có thể được kết hợp theo những cách khác nhau để cung cấp cho cây trồng nhiều cách để chống lại một loại bệnh.

Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org