Phát hiện khả năng cộng sinh vi khuẩn bất ngờ ở nấm gây bệnh đốm lá góc cạnh

Các nhà khoa học đã phát hiện một mối quan hệ vi sinh vật bất ngờ, có thể góp phần giải thích sự khác biệt về mức độ nghiêm trọng của một bệnh hại quan trọng trên cây đậu phổ biến. Phát hiện này làm sáng tỏ cơ chế tiến hóa của tác nhân gây bệnh, đồng thời gợi mở các hướng tiếp cận mới trong chọn tạo giống cây trồng kháng bệnh và giảm sự phụ thuộc vào thuốc bảo vệ thực vật hóa học. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Phytopathology.

Bệnh đốm lá góc, do nấm Pseudocercospora griseola gây ra, là một bệnh hại nghiêm trọng ở cây đậu trên phạm vi toàn cầu. Tác nhân gây bệnh này được biết đến với tính biến dị cao và khả năng tiến hóa đồng thời với cây ký chủ, khiến công tác quản lý bệnh trở nên đặc biệt khó khăn.

Trong nghiên cứu do Luz M. Serrato-Diaz thuộc Trạm Nghiên cứu Nông nghiệp Nhiệt đới (USDA-ARS) tại Mayagüez, Puerto Rico dẫn đầu, các nhà nghiên cứu đã phân tích 48 chủng P. griseola thu thập được từ Puerto Rico, Guatemala, Honduras và Tanzania. Sử dụng phương pháp giải trình tự DNA 3RADseq, nhóm nghiên cứu đã đánh giá sự khác biệt di truyền giữa các chủng nấm nhằm hiểu rõ hơn về cơ chế tiến hóa cũng như khả năng lan truyền của tác nhân gây bệnh giữa các khu vực địa lý.

“Nghiên cứu này nhấn mạnh các mối quan hệ phức tạp, tiềm ẩn giữa các vi sinh vật, đồng thời cho thấy công nghệ DNA có thể góp phần thúc đẩy an ninh lương thực toàn cầu trong bối cảnh các bệnh hại cây trồng không ngừng tiến hóa”, Luz M. Serrato-Diaz cho biết.

Các phân tích di truyền đã xác nhận các kết quả trước đây rằng quần thể tác nhân gây bệnh được phân chia thành hai nhóm chính: nhóm Andean và nhóm Trung Mỹ. Nhóm Trung Mỹ tiếp tục được phân tách thành ba quần thể phụ chưa từng được ghi nhận trước đây, tương ứng với các chủng phân lập từ Guatemala và Honduras, Tanzania và Puerto Rico. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh cách thức phân bố địa lý và các tập quán canh tác tại địa phương có thể ảnh hưởng đáng kể đến mức độ đa dạng di truyền của các tác nhân gây bệnh trên cây trồng.

Các nhà nghiên cứu cũng tiến hành thí nghiệm đánh giá độc lực bằng cách lây nhiễm các chủng nấm từ phân lập từ Puerto Rico lên 12 giống đậu phổ biến khác nhau. Các thử nghiệm này đã xác định được 10 chủng nấm khác nhau, phản ánh khả năng biến đổi về mức độ gây bệnh của tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, sự khác biệt về mức độ nghiêm trọng của bệnh quan sát được không liên quan đến các gen độc lực đã biết được xác định trong phân tích di truyền.

Một trong những phát hiện đáng chú ý nhất của nghiên cứu là sự hiện diện của DNA từ vi khuẩn nội sinh, Achromobacter xylosoxidans, trong một số chủng phân lập nấm. Vi khuẩn này được phát hiện trong bảy chủng gây triệu chứng bệnh nhẹ; ngược lại, các chủng có độc lực cao không chứa vi khuẩn này, cho thấy nó có thể ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của bệnh. Những kết quả này là bằng chứng đầu tiên ghi nhận mối quan hệ cộng sinh tiềm năng giữa Pseudocercospora griseola và loài vi khuẩn này. Nếu được xác nhận, sự tương tác này có thể mở ra các hướng tiếp cận mới trong phòng trừ sinh học, thông qua việc sử dụng vi sinh vật có lợi nhằm ức chế tự nhiên các bệnh hại cây trồng.

Nghiên cứu cũng đã xác định sự hiện diện của các yếu tố di truyền có khả năng chuyển vị, còn được gọi là “gen nhảy”, trong hệ gen của nấm. Những yếu tố này có thể giúp tác nhân gây bệnh thích nghi nhanh chóng với môi trường mới và cây ký chủ khác nhau, qua đó góp phần làm gia tăng thách thức trong công tác phòng trừ bệnh đốm lá góc.

Việc hiểu rõ đa dạng di truyền và động thái tiến hóa của Pseudocercospora griseola là yếu tố then chốt để phát triển tính kháng bệnh bền vững trên cây đậu, một trong những cây lương thực quan trọng trên thế giới. Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nhằm làm sáng tỏ cơ chế tương tác giữa vi khuẩn, nấm và cây ký chủ, cũng như cách thức các mối quan hệ này chi phối kết quả biểu hiện bệnh trong điều kiện thực tế.

Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org