Khám phá: Dương xỉ sản xuất thuốc trừ sâu cứu cây trồng

Cấu trúc đã được làm sáng tỏ của một loại protein diệt côn trùng mới có hiệu quả trong việc bảo vệ cây trồng chính khỏi sâu bệnh. Nguồn: Ladder Brake Fern Pteris vittata, Marianne Serra.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học La Trobe và Đại học Melbourne đã làm sáng tỏ được cấu trúc của một loại protein diệt côn trùng mới, được phát hiện lần đầu bởi Corteva Agriscience, có hiệu quả trong việc bảo vệ các cây trồng chính như ngô và đậu tương khỏi sâu bệnh và được sản xuất tự nhiên bởi dương xỉ.

Giáo sư Marilyn Anderson tại Đại học La Trobe đã cho biết phát hiện này có thể dẫn tới việc kiểm soát sâu bệnh bằng protein từ thực vật đối với các loại cây trồng cần thiết cho sản xuất lương thực toàn cầu.

Giáo sư Anderson cho rằng: “Phân tích cấu trúc chứng minh rằng mặc dù protein này được tạo ra bởi thực vật nhưng nó có một số đặc điểm chung với các protein three-domain Cry đã được biết sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp để kiểm soát côn trùng”.

“Những protein này bảo vệ cây trồng khỏi bị hư hại bởi các loài sâu hại lepidopteran (sâu bướm) nghiêm trọng”.

Việc Corteva Agriscience phát hiện ra các protein này hứa hẹn sẽ phát triển các công cụ mới để chống lại côn trùng gây hại đe dọa sản xuất lương thực và chất xơ.

Các protein mới được phát hiện đưa ra một phương thức hoạt động thay thế và một giải pháp tiềm năng cho vấn đề kháng sâu bệnh đối với các phương pháp diệt côn trùng hiện có.

Kiểm soát dịch hại trên các loại cây trồng chính như ngô, đậu tương và bông trên toàn cầu sử dụng các gen chuyển từ Bacillus thuringiensis (Bt) để tạo ra các protein diệt côn trùng nhằm bảo vệ chống lại các loài côn trùng gây hại chính. Việc tìm kiếm các giải pháp thay thế được thúc đẩy bởi mối lo ngại rằng sâu bệnh có thể phát triển tính kháng các protein này.

Nghiên cứu này giới thiệu một họ protein diệt côn trùng mới, được định rõ là IPD113, được tìm thấy trong các loài dương xỉ như loài Pteris, được biết là “brake”, trồng phổ biến làm cây trồng trong nhà.

Các protein này rất hiệu quả trong các thử nghiệm dựa trên chế độ nuôi nhân tạo chống lại sáu loại sâu hại lepidopteran (sâu bướm) chính trên ngô và đậu nành. Hơn nữa, cây ngô và đậu tương sản xuất protein IPD113 có khả năng chống lại sự phá hoại của côn trùng trên lá, thân và bắp cao hơn so với cây đối chứng.

Phân tích cấu trúc tinh thể của một ví dụ về các protein này cho thấy sự tương đồng đáng ngạc nhiên với cấu trúc của một số protein diệt côn trùng Bt, mặc dù chúng có nguồn gốc từ thực vật (không phải vi khuẩn). Đáng chú ý, các protein dương xỉ này thiếu một miền (hoặc một phần) thường có trong protein Bt nhưng vẫn duy trì hiệu quả.

Đáng chú ý, những protein dương xỉ này vẫn ảnh hưởng đến sâu keo mùa thu có khả năng kháng protein Bt thông thường.

Đỗ Thị Nhạn theo Đại học La Trobe.