Khám phá manh mối đột phá giúp đậu tương chống lại loài sâu bệnh gây thiệt hại hàng tỷ đô la

Brian Consiglio

Loài tuyến trùng nang đậu tương tàn phá năng suất đậu tương trên toàn thế giới.

Ẩn sâu dưới bề mặt các cánh đồng đậu tương, một mối đe dọa vô hình đang gây thiệt hại hàng tỷ đô la cho nông dân. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Missouri đang khám phá ra cách mà chính tự nhiên có thể nắm giữ chìa khóa để chống lại mối đe dọa này.

Tuyến trùng nang đậu tương — một loại giun siêu nhỏ tấn công rễ cây và hút chất dinh dưỡng — tàn phá năng suất đậu tương trên toàn thế giới, làm cho cây còi cọc, yếu ớt và bị vàng sớm.

Một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu của Missouri dẫn đầu đã tiết lộ cách một đột biến tự nhiên ảnh hưởng đến khả năng chống lại tuyến trùng của cây đậu tương, mở ra một mục tiêu tiềm năng để phát triển các giống đậu tương kháng sâu bệnh tốt hơn.

Các nhà khoa học lần đầu tiên xác định được đột biến này — nằm trong một loại enzyme của đậu tương có tên là SHMT8 — hơn một thập kỷ trước. Nhóm nghiên cứu Missouri đã có thể hình dung cấu tạo của enzyme ở mức độ chi tiết chưa từng có nhờ kính hiển vi điện tử công suất cao của trường đại học.

Trong nghiên cứu gần đây, Lesa Beamer, giáo sư hóa sinh tại Trường Y và Cao đẳng Nông nghiệp, Thực phẩm và Tài nguyên Thiên nhiên, cùng Vindya Samarakoon, nghiên cứu sinh tiến sỹ tại Cao đẳng Khoa học và Nghệ thuật, đã phát hiện ra rằng phiên bản đột biến của enzyme này có cấu trúc chỉ gồm hai mảnh protein thay vì cấu trúc bốn mảnh điển hình.

Sự thay đổi đó làm thay đổi chức năng của enzyme, đóng vai trò trong quá trình chuyển hóa folate mà tế bào thực vật cần để phát triển. Các nhà nghiên cứu có một giả thuyết về lý do tại sao đột biến SHMT8 thực sự giúp cây bằng cách làm cho nó kháng lại tuyến trùng tốt hơn.

“Có lẽ nếu cây chỉ sản xuất ít folate hơn ở rễ do đột biến này, tuyến trùng sẽ không thể nhận đủ chất dinh dưỡng để phát triển và sinh sản”, Beamer nói.

Mặc dù có nhiều phiên bản của enzyme SHMT trong toàn bộ cây đậu tương, các nhà khoa học chỉ xem xét những phiên bản nằm cụ thể ở rễ nơi tuyến trùng ăn.

Miễn là các phiên bản khác của enzyme SHMT hoạt động bình thường, cây có thể vẫn sản xuất đủ folate để duy trì sức khỏe. “Vì cây trồng cần folate để phát triển, thách thức của chúng tôi là tìm ra cách làm giảm quá trình chuyển hóa folate đủ để gây hại cho tuyến trùng nhưng không quá nhiều đến mức cây đậu tương bị ảnh hưởng hoặc giảm năng suất. Mặc dù nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng nếu những nỗ lực của chúng tôi một ngày nào đó dẫn đến việc chọn tạo ra các giống đột biến mới, cuối cùng giúp ích cho nông dân trồng đậu tương ngoài đồng, thì đó sẽ là một giấc mơ thành hiện thực”, Beamer nói.

Võ Như Cầm theo Đại học Missouri.