Lập bản đồ di truyền của bọ xít hại lúa hỗ trợ kiểm soát dịch hại cây trồng

Việc phát hiện rằng Oebalus pugnax, loài bọ xít hại lúa bản địa của Hoa Kỳ, có mức độ biến dị di truyền cao hơn so với hai loài bọ xít hại lúa xâm lấn, đã cung cấp những hiểu biết có thể hỗ trợ trong cuộc chiến chống lại hiện tượng kháng thuốc trừ sâu.

Nguồn: Russ Ottens/Đại học Georgia.

Mặc dù nông dân đã phải đối phó với loài bọ xít hại lúa từ những năm 1880, các nhà côn trùng học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu chúng ở cấp độ di truyền. Một nghiên cứu đầu tiên về di truyền của bọ xít hại lúa đã cung cấp những bằng chứng có thể định hình chiến lược đối phó với hiện tượng kháng thuốc trừ sâu ở loài côn trùng nhỏ bé nhưng gây thiệt hại hàng triệu đô la mỗi năm cho nông dân bang Arkansas. Lúa và cao lương hạt là những cây trồng kinh tế chính, tuy nhiên loài bọ này có thể gây hại trên nhiều loại thực vật khác nhau.

“Chúng được ghi nhận ở tất cả các bang có trồng lúa, ngoại trừ California. Đây là dịch hại số một của lúa trong giai đoạn trổ bông, khi hạt đang hình thành”, Allen Szalanski, giáo sư thuộc khoa Côn trùng học và Bệnh cây của Trạm Thí nghiệm Nông nghiệp Arkansas và Trường Dale Bumpers về Khoa học Nông nghiệp, Thực phẩm và Đời sống cho biết.

Szalanski đã hợp tác với các nhà nghiên cứu từ Phân ban Nông nghiệp thuộc Hệ thống Đại học Arkansas, Viện Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp thuộc Đại học Florida và Đại học Florida A&M để nghiên cứu sự biến dị di truyền của các quần thể bọ xít bản địa và xâm lấn, sử dụng chỉ thị ADN ty thể. Kết quả được công bố trên tạp chí Florida Entomologist.

Khi phân tích các mẫu thu thập từ nhiều địa điểm tại Arkansas, Mississippi và Florida, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng loài bản địa Oebalus pugnax có mức độ biến dị di truyền cao hơn so với hai loài xâm lấn, hiện chỉ được ghi nhận tại bang Florida ở Hoa Kỳ.

“Điều này cho thấy các quần thể côn trùng gây hại có sự di chuyển giữa các bang, đồng thời cũng tồn tại những quần thể đặc thù theo vùng tại Arkansas”, Szalanski cho biết. “Nếu một số quần thể có kiểu gen đặc trưng, điều này có thể giúp theo dõi sự lan truyền của tính kháng thuốc trừ sâu giữa các quần thể. Hiểu biết này góp phần thiết kế các chiến lược giám sát và quản lý hiệu quả hơn nhằm kéo dài hiệu lực của thuốc trừ sâu”.

Theo Szalanski, đã có nhiều bằng chứng cho thấy bọ xít hại lúa đã phát triển tính kháng thuốc trừ sâu trên cây cao lương tại Texas. Ở Arkansas, chúng qua đông dưới dạng trưởng thành, ăn các loài cỏ trước khi chuyển sang lúa khi cây bước vào giai đoạn trổ bông vào khoảng tháng 6 và tháng 7.

“Không giống một số loài côn trùng chỉ có một ký chủ, loài này có thể sử dụng hơn 15 loài thực vật ký chủ khác nhau”, Szalanski nói.

Nick Bateman, phó giáo sư và chuyên gia côn trùng học khuyến nông, cho biết các vấn đề trong kiểm soát bọ xít bằng nhóm thuốc trừ sâu cúc tổng hợp (pyrethroids) đã được ghi nhận vào cuối vụ mùa năm 2019 tại Arkansas. Năm tiếp theo, trong một số trường hợp, nông dân phải phun thuốc đến ba lần để kiểm soát loài này.

“Đến năm 2021, vấn đề không còn chỉ xuất hiện cuối vụ mà kéo dài suốt cả mùa sinh trưởng, và tình trạng này vẫn tiếp diễn đến nay”, Bateman cho biết.

Nghiên cứu của Bateman cho thấy hiệu quả kiểm soát bằng pyrethroids không vượt quá 50% trên các quần thể được khảo sát tại Arkansas. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Mississippi cũng ghi nhận kết quả tương tự. Báo cáo đánh giá hiệu lực thuốc trừ sâu trên lúa năm 2026 của Phân ban Nông nghiệp cho thấy Tenchu 20 SG/Kruger mang lại hiệu quả kiểm soát tốt nhất trong số năm loại thuốc được thử nghiệm đối với bọ xít hại lúa.

Làm sáng tỏ những điều chưa biết

Tại Florida, các loài bọ xít xâm lấn - O. ypsilongriseus và O. insularis - “có thể đang thay thế về mức độ phổ biến tương đối của loài gây hại chính là O. pugnax”, Ronald Cherry, đồng tác giả nghiên cứu và giáo sư danh dự về côn trùng học và tuyến trùng học thuộc Viện Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp của Đại học Florida, cho biết.

Các nhà nghiên cứu giả thuyết rằng những loài bọ này đã được gió bão mang từ Cuba sang Florida.

“Chúng tôi không loại trừ các nguồn khác, nhưng Cuba có thể là một nguồn phát tán”, Szalanski nói. “Điều thú vị là tại sao chúng vẫn chưa được ghi nhận ngoài bang Florida ở Hoa Kỳ”.

Phát triển các phương pháp chẩn đoán phân tử chính xác hơn là mục tiêu của Szalanski nhằm phục vụ giám sát các loài xâm lấn, đồng thời xây dựng chỉ thị phân tử để phát hiện gen kháng thuốc trừ sâu.

Rich Adams, đồng tác giả nghiên cứu và là nhà thống kê tại Trung tâm Phân tích Dữ liệu Nông nghiệp của trạm thí nghiệm, cho biết nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết quan trọng về quản lý dịch hại đối với một loài côn trùng có ảnh hưởng lớn tại khu vực Đông Nam Hoa Kỳ trên cây lúa.

Ví dụ, riêng năm 2017, bọ xít hại lúa đã gây thiệt hại hơn 16 triệu đô la cho nông dân trồng lúa tại Arkansas; mức thiệt hại tương tự cũng được ghi nhận trong các vụ mùa 2018 và 2019.

“Sự thiếu hiểu biết về sâu hại có thể gây ra nhiều bất định khi đánh giá và quản lý áp lực sâu hại trên cây trồng”, Adams, đồng thời là trợ lý giáo sư tại khoa Côn trùng học và Bệnh cây, cho biết. “Việc đánh giá mức độ đa dạng di truyền và mức độ liên kết giữa các quần thể cung cấp những thông tin cơ bản về tình trạng quần thể của loài sinh vật đó”.

Việc xác định mức nền của đa dạng di truyền trong ty thể cũng sẽ giúp các nhà khoa học xây dựng cơ sở để hiểu rõ hơn về sự liên kết này và tiến tới nghiên cứu khả năng thích nghi, Adams bổ sung.

“Một khi loài xâm lấn đã thiết lập quần thể ổn định, việc đảo ngược là rất khó. Vì vậy, việc hiểu rõ sự lan rộng và mối quan hệ giữa loài bản địa pugnax và hai loài xâm lấn sẽ giúp hình thành nền tảng kiến thức vững chắc hơn, đồng thời có thể hỗ trợ xác định các mục tiêu kiểm soát trong tương lai,” Adams kết luận.

Phạm Thành Nhân theo Phys.org