Một loại khí gas tạo ra từ plasma giúp bảo vệ thực vật chống lại mầm bệnh

Các nhà khoa học từ Đại học Tohoku đã khai thác plasma để tạo ra một loại khí giúp thực vật chống lại các bệnh lây lan trên diện rộng. Nguồn: Đại học Tohoku.

Bốn trạng thái cơ bản của vật chất bao gồm: rắn, lỏng, khí và plasma. Tia chớp và các tia cực quang chứa trạng thái vật chất thứ tư - plasma, được các nhà nghiên cứu khai thác để tạo ra một loại khí có thể kích hoạt khả năng miễn dịch của thực vật chống lại các bệnh gây hại thực vật. Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Tohoku, Nhật Bản đã công bố kết quả nghiên cứu của họ vào ngày 24 tháng 6 trên tạo chí PLOS ONE.

Tác giả của nghiên cứu Sugihiro Ando, phó giáo sư tại Trường Đại học Tohoku cho biết: “Hiện nay, thuốc trừ sâu hóa học là phương pháp chính để kiểm soát dịch bệnh trong nông nghiệp, nhưng chúng có thể làm ô nhiễm đất và gây hại cho hệ sinh thái. Chúng ta cần phát triển các công nghệ kiểm soát bệnh hại cây trồng giúp thiết lập một hệ thống nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng miễn dịch thực vật là một trong những phương pháp kiểm soát bệnh hiệu quả nhất vì nó tận dụng khả năng đề kháng bẩm sinh của cây và có tác động lên môi trường thấp”.

Bằng cách sử dụng thiết bị đã được phát triển trước đây để lấy plasma từ không khí, các nhà nghiên cứu đã tạo ra dinitrogen pentoxide, một loại nitơ phản ứng (RNS). Phân tử này có liên quan đến các loại oxy phản ứng (ROS), cả hai loại phân tử này đều gây tổn thương tế bào và kích hoạt các phản ứng căng thẳng ở sinh vật.

Ando nói: “Ai cũng biết rằng các loại phản ứng là những yếu tố báo hiệu quan trọng trong phản ứng miễn dịch của thực vật, nhưng chức năng sinh lý cụ thể của dinitrogen pentoxide vẫn chưa được hiểu rõ. Thực vật tạo ra các phản ứng phòng vệ khi chúng nhận thấy một kích thích lây nhiễm từ mầm bệnh. Các phản ứng được tạo ra có chức năng như các phân tử tín hiệu góp phần kích hoạt khả năng miễn dịch của thực vật”. Theo Ando, các phản ứng này có liên quan đến các hormone thực vật như axit salicylic, axit jasmonic và ethylene, giúp điều chỉnh miễn dịch thực vật, nhưng chức năng sinh lý của dinitrogen pentoxide vẫn chưa được hiểu rõ. “Vì các phản ứng được biết là có chức năng quan trọng trong khả năng miễn dịch của thực vật, chúng tôi đã phân tích liệu rằng sự tiếp xúc của thực vật với khí dinitrogen pentoxide có thể tăng cường khả năng kháng bệnh hay không”, Ando cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu với cải xoong, một loại cây nhỏ thường được sử dụng làm hệ thống mô hình cho nghiên cứu khoa học, được cho tiếp xúc với khí dinitrogen pentoxide trong 20 giây mỗi ngày trong ba ngày. Sau đó cây bị nhiễm một trong ba loại mầm bệnh phổ biến: nấm, vi khuẩn hoặc vi rút. Những cây bị nấm hoặc vi rút cho thấy sự tiến triển của mầm bệnh bị kìm hãm, trong khi những cây đối chứng có vi khuẩn có sự sinh sôi nảy nở bình thường.

Ando kết luận: “Những kết quả này cho thấy rằng việc tiếp xúc với khí dinitrogen pentoxide có thể kiểm soát bệnh thực vật tùy thuộc vào loại mầm bệnh”.

Một phân tích di truyền cho thấy khí đã kích hoạt đường truyền tín hiệu axit jasmonic và ethylene, dẫn đến sự tổng hợp các phân tử kháng khuẩn, mà Ando nói có thể đã góp phần vào việc kháng bệnh được quan sát thấy.

Ando cho biết: “Khí dinitrogen pentoxide có thể được sử dụng để kích hoạt khả năng miễn dịch của cây trồng và kiểm soát các bệnh thực vật. Thông qua công nghệ plasma, khí có thể được sản xuất từ không khí và điện mà không cần vật liệu đặc biệt. Khí cũng có thể được chuyển đổi thành axit nitric, khi hòa tan trong nước và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng. Công nghệ này có thể góp phần xây dựng một hệ thống nông nghiệp bền vững với tác động tối thiểu lên môi trường”.

Đinh Thị Lam theo Phys.org