Sâu hại cây trồng có thể phát triển “cánh khí động học kiểu máy bay chiến đấu” sau khi ăn khẩu phần ngô pha trộn đặc thù

Sâu đục trái ngô (corn earworm) được đặt tên dựa trên tập tính gây hại đặc trưng là ăn phá bắp (trái) ngô. Nguồn: Steven Roberson, Đại học Bang Bắc Carolina.

Việc tiêu thụ khẩu phần ngô pha trộn giữa ngô không chứa độc tố và ngô biến đổi gen sản sinh độc tố có thể khiến sâu đục trái ngô (Helicoverpa zea) phát triển cánh dài hơn, hẹp hơn và thuôn nhọn hơn – có hình dạng tương tự cánh máy bay chiến đấu – từ đó tăng khả năng bay xa. Đặc điểm này làm gia tăng nguy cơ phát tán tính kháng đối với ngô chứa độc tố Bt trong quần thể sâu hại. Những phát hiện này góp phần mở rộng hiểu biết về cách thức chế độ dinh dưỡng từ cây trồng có thể ảnh hưởng đến hành vi phân tán và phát tán của côn trùng gây hại, qua đó có ý nghĩa quan trọng đối với quản lý tính kháng và chiến lược bảo vệ thực vật bền vững.

Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng hỗn hợp ngô có khả năng sản sinh độc tố Bt – được thiết kế nhằm tiêu diệt côn trùng gây hại – kết hợp với một tỷ lệ nhỏ ngô không chứa độc tố, chỉ trong một thế hệ vòng đời, có thể làm thay đổi đáng kể hình dạng cánh của bướm đêm theo hướng khí động học hơn, từ đó làm tăng khả năng bay xa và phát tán của chúng.

“Cánh của các cá thể côn trùng được nuôi dưỡng trên khẩu phần ngô hỗn hợp giữa ngô chứa độc tố và ngô không chứa độc tố có độ cứng cao hơn và khả năng hoạt động tốt hơn trong điều kiện gió mạnh”, ông Dominic Reisig, giáo sư và Chuyên gia khuyến nông về Côn trùng học tại Đại học Bang North Carolina, đồng tác giả liên hệ của công trình nghiên cứu đã cho biết. “Nhờ đó, các côn trùng này có thể bay lên các tầng gió cao và theo luồng gió di chuyển trên những quãng đường dài hơn”.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Bắc Carolina, Hoa Kỳ cùng các cộng sự đã tiến hành đánh giá liệu sâu đục trái ngô (corn earworm) sinh trưởng và phát triển trên khẩu phần ngô hỗn hợp giữa ngô chứa độc tố và ngô không chứa độc tố có xuất hiện những khác biệt hình thái đáng kể so với các cá thể ăn hoàn toàn ngô không chứa độc tố hoặc ăn ngô Bt thuần chứa hai hoặc ba loại độc tố khác nhau hay không. Hiện nay, phần lớn diện tích trồng ngô và bông tại Hoa Kỳ sử dụng các giống cây trồng chứa độc tố Bt nhằm kiểm soát côn trùng gây hại trong sản xuất nông nghiệp.

Sâu đục trái ngô được gọi tên theo đúng tập tính gây hại của chúng, chủ yếu tấn công và gây hại trên bắp (trái) ngô. Mặc dù mức độ thất thoát năng suất ngô do loài này gây ra thường không quá nghiêm trọng, nhưng sâu đục trái ngô còn thích nhiều loại cây trồng quan trọng khác như đậu tương, cà chua và cây bông, khiến chúng trở thành loài dịch hại phổ biến, gây khó khăn đáng kể cho nông dân.

“Ngô về cơ bản hoạt động giống như một nhà máy đối với loài côn trùng này”, Reisig cho biết. “Sâu đục trái ngô có khả năng qua đông tại khu vực của chúng tôi, tích lũy quần thể qua nhiều thế hệ vào đầu vụ sinh trưởng, và đến tháng 7, khi ngô trổ râu, bướm trưởng thành xâm nhập ruộng ngô để đẻ trứng. Gần như mỗi bắp ngô đều phát triển ít nhất một cá thể sâu non, sau đó hóa nhộng và trở thành bướm trưởng thành. Điều này tạo ra mật độ quần thể rất lớn. Toàn bộ quá trình này tiếp tục lan truyền sang các hệ thống cây trồng khác như bông và đậu tương và chính vì vậy sâu đục trái ngô trở thành một trong những dịch hại nghiêm trọng nhất”.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành so sánh hình dạng cánh của bướm trưởng thành được nuôi dưỡng trên các chế độ ăn khác nhau, bao gồm: (i) khẩu phần ngô hỗn hợp giữa ngô Bt và ngô không Bt; (ii) ngô không chứa Bt thuần; (iii) ngô Bt thuần chứa hai loại độc tố khác nhau; và (iv) ngô Bt thuần chứa ba loại độc tố khác nhau.

Kết quả cho thấy cánh của các cá thể bướm phát triển trên ba chế độ ăn không pha trộn (không hỗn hợp) có đặc tính khí động học kém hơn, đồng thời dễ giòn và biến dạng hơn, khiến các cá thể này giảm khả năng bay xa và phân tán trên quãng đường dài.

Hơn nữa, các cá thể bướm được nuôi dưỡng trên khẩu phần ngô hỗn hợp đã biểu hiện sự thay đổi hình dạng cánh chỉ sau một thế hệ, cho thấy một biến đổi hình thái rõ rệt và nhanh chóng.

“Dường như tính kháng xuất hiện nhanh hơn khi sâu non ăn các khẩu phần ngô pha trộn, dẫn đến sự hình thành các cá thể bướm mang đồng thời nhiều đột biến liên quan đến tính kháng”, Reisig cho biết. “Đây là thêm một bằng chứng cho thấy việc pha trộn phấn ngô Bt và ngô không chứa độc tố tiềm ẩn nguy cơ cao trong việc thúc đẩy sự phát triển tính kháng của sâu hại”.

Reisig cũng cho biết nhóm nghiên cứu của ông đang tiếp tục triển khai các nghiên cứu sâu hơn nhằm đánh giá tác động của khẩu phần ngô Bt và không Bt, bao gồm cả về sự thành công trong việc giao phối của sâu đục bắp.

Đỗ Thị Nhạn theo Đại học Bang Bắc Carolina.