Nghiên cứu giải thích cách nấm giúp thực vật thu nhận nhiều sắt hơn một cách bền vững

Quá trình tiết Siderophore bởi ba chủng IPF phân lập trên môi trường thạch CAS với FeCl₃ đóng vai trò như nguồn FeIII. Ở phần đáy, mặt trước đĩa thạch được hiển thị. (A) So sánh sau 10 ngày nuôi cấy (dpi). Biểu đồ cột có các chữ cái khác nhau là khác biệt có ý nghĩa thống kê theo phép thử Turkey (p < 0,05). (B) Quá trình (%) thay đổi màu sắc do quá trình tiết siderophore bởi ba chủng IPF phân lập trên môi trường thạch CAS. Nguồn: Joural of Fungi (2023). DOI: 10.3390/jof9020258.

Sau khi kiểm chứng tiềm năng của nấm ký sinh côn trùng như một tác nhân kiểm soát sinh học dịch hại, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cordoba đã làm sáng tỏ các cơ chế bằng cách sử dụng nấm Metarhizium brunneum để tăng khả năng thu nhận sắt trên dưa lưới dài và dưa chuột.

Với sự báo động về biến đổi khí hậu, trong đó các quy định và chiến lược phát triển cộng đồng ngày càng tăng cường tìm kiếm các phương pháp giảm tác động tiêu cực đến môi trường do các sản phẩm kiểm dịch thực vật dạng tổng hợp hóa học gây ra, việc phát triển các phương thức tạo ra phân bón mới và các tác nhân kiểm soát sinh học dựa trên các sản phẩm tự nhiên là điều cần thiết để hướng tới nền nông nghiệp bền vững. Do đó, nấm ký sinh côn trùng đã trở thành một công cụ hiệu quả trong quá trình chuyển đổi sang nền nông nghiệp thân thiện với môi trường hơn.

Nấm ký sinh côn trùng (là loại nấm gây bệnh cho côn trùng gây hại) hoạt động như một tác nhân kiểm soát sinh học mạnh mẽ, là một tiềm năng mà Đơn vị Côn trùng học Nông nghiệp UCO thành công ứng dụng vào các sản phẩm kiểm soát ruồi giấm ô liu bền vững. Những vi sinh vật này cũng có một chức năng khác: chúng giúp cây trồng đối phó với sự thiếu hụt dinh dưỡng chẳng hạn như những chất liên quan đến sắt, qua đó góp phần tăng năng suất cây trồng.

Với mục đích tìm hiểu lợi ích của nấm ký sinh côn trùng trong việc hấp thụ chất dinh dưỡng, các nhà nghiên cứu thuộc Đơn vị Xuất sắc María de Maeztu – Khoa Nông học tại UCO (DAUCO) Fabián García, Enrique Quesada, María José García và Meelad Yousef lần đầu tiên mô tả cơ chế sử dụng Metarhizium brunneum EAMa 01/58-Sustrain giúp cho thực vật tăng hàm lượng sắt.

Sau khi so sánh ba chủng của nấm Beauveria bassiana và Metarhizium brunneum, họ phát hiện ra rằng M. brunneum EAMa 01/58-Su là loại cung cấp nhiều sắt nhất cho cây trồng. Sau đó, họ nghiên cứu những phản ứng thiếu sắt do nấm gây ra. Nhà nghiên cứu María José García giải thích: “Chúng tôi đã xác định nó tạo ra hai gen thu và nhận sắt chính. Chúng tôi có thể khẳng định nó giúp cây trồng hấp thụ sắt từ đất hiệu quả hơn”.

Những chủng vi sinh vật này giúp cây trồng thu nhận sắt theo hai cách trực tiếp và gián tiếp. Nhà nghiên cứu Meelad Yousef cũng lưu ý rằng: “Cơ chế trực tiếp là một phần ở cấp độ phân tử, những thay đổi được tạo ra bởi các gen khiến các chủng vi sinh vật này cung cấp cho cây nhiều sắt hơn; trong khi con đường gián tiếp xảy ra khi chúng ở trong đất không ảnh hưởng đến phản ứng của cây, đơn giản là vì khi ở trong đất có nhiều nguồn chứa sắt hơn cho cây trồng”.

Nghiên cứu này được thực hiện trên dưa chuột và dưa lưới dài là loại cây có khả năng kết hợp giữa các nhóm Sinh lý học thực vật và Côn trùng học Nông nghiệp, người ta nhận thấy rằng ngay từ những ngày đầu tiên sử dụng dung dịch có chứa nấm bệnh côn trùng, cây trồng bắt đầu có các phản ứng đối với tình trạng thiếu sắt, điều này rất quan trọng ở Tây Ban Nha, nơi có rất nhiều đất đá vôi (khiến cây trồng khó hấp thụ sắt hơn).

Bằng cách này, thuốc trừ sâu sinh học được phát triển từ các chủng này càng gia tăng giá trị sử dụng. Việc sử dụng các sản phẩm này giúp chống lại các loài gây hại chính ảnh hưởng đến các loại cây trồng này, chẳng hạn như rệp và bọ phấn trắng rất hiệu quả và bền vững (được tạo ra từ các chủng vi sinh vật này nên không gây hại cho môi trường). Và hiện tại để tăng thêm tính khẳng định về lợi ích bổ sung của nghiên cứu này đã xác thực rằng: nó thúc đẩy việc thu nhận sắt, do đó người nông dân có thể giảm bón phân hóa học (giảm chi phí, tác hại và môi trường).

Nghiên cứu này mở rộng kiến thức về tác nhân kiểm soát sinh học đã được chứng minh là giúp cây trồng thu nhận sắt hiệu quả hơn, cung cấp giải pháp cho thách thức lớn đối với nông nghiệp: giảm thiểu việc sử dụng các sản phẩm hóa học tổng hợp có tác động tiêu cực đến môi trường. Nghiên cứu được công bố trên Journal of Fungi.

Bùi Thị Huyền Nhung theo Phys.org