Sự phát triển của S. griseus được thúc đẩy bằng cách đồng nuôi cấy với P. oryzae, nhưng không phải chỉ nuôi cấy. Một đĩa nuôi cấy bổ sung phenol đỏ cho biết P. oryzae làm tăng độ pH của khu vực xung quanh, từ đó thúc đẩy sự phát triển của S. griseus, cho thấy các hợp chất kiềm do P. oryzae tạo ra đã kích thích sự phát triển. Nguồn: Tiến sỹ Yuuki Furuyama từ Đại học Khoa học Tokyo, Nhật Bản; trích từ Environmental Microbiology Reports (2024). DOI: 10.1111/1758-2229.70012.

Trong thế giới nông nghiệp, gạo là lương thực chính của hơn một nửa dân số toàn cầu, khiến việc trồng lúa trở nên quan trọng đối với an ninh lương thực. Tuy nhiên, nấm gây bệnh đạo ôn lúa Pyricularia oryzae (tương tự Magnaporthe oryzae) gây ra mối đe dọa đáng kể đối với cây lúa, gây ra thiệt hại lớn và dẫn đến mất năng suất đáng kể.

Các phương pháp truyền thống kiểm soát nguồn bệnh này thường dựa vào thuốc diệt nấm hóa học, có thể gây ra tác động bất lợi đến môi trường và góp phần làm tăng các chủng nấm kháng thuốc. Do đó, các nhà nghiên cứu đang khám phá các chiến lược thay thế tận dụng các tương tác vi khuẩn tự nhiên để thúc đẩy sức khỏe thực vật và quản lý bệnh hại một cách bền vững hơn.

Trong một nghiên cứu gần đây do Phó giáo sư Yuuki Furuyama từ Khoa Khoa học Sinh học Ứng dụng tại Đại học Khoa học Tokyo (TUS) đứng đầu, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu tìm hiểu mối quan hệ giữa P. oryzae và vi khuẩn đất có lợi Streptomyces griseus.

Nhóm nghiên cứu bao gồm cô Risa Sugiura, giáo sư Kouji Kuramochi, giáo sư Takashi Kamakura và tiến sỹ Takayuki Arazoe, tất cả đều đến từ TUS, cũng như tiến sỹ Takayuki Motoyama đến từ Viện Nghiên cứu Vật lý và Hóa học và tiến sỹ Hiroyuki Osada đến từ Viện Hóa học Vi sinh vật. Nghiên cứu của họ đã được công bố vào ngày 23 tháng 9 năm 2024 trên Environmental Microbiology Reports.

"Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng về cách nấm đạo ôn lúa lây nhiễm cho cây lúa ký chủ, nhiều khía cạnh trong vòng đời của chúng vẫn chưa được hiểu rõ. Nghiên cứu của chúng tôi nhằm mục đích làm sáng tỏ sự tương tác giữa nấm đạo ôn lúa và các vi sinh vật khác trong đất, khám phá phần quan trọng trong vòng đời của chúng ngoài quá trình lây nhiễm", tiến sỹ Furuyama giải thích.

Để nghiên cứu những tương tác này, nhóm đã tiến hành một loạt các thí nghiệm liên quan đến việc nuôi cấy đồng thời P. oryzae và S. griseus. Họ đã đo những thay đổi pH trong môi trường nuôi cấy và quan sát những tác động đến sự phát triển của S. griseus trong những điều kiện khác nhau.

Phát hiện của họ đã cho thấy sự hiện diện của P. oryzae đã làm tăng đáng kể độ pH của môi trường, từ đó thúc đẩy sự phát triển của S. griseus. Đáng chú ý là sự tăng cường tăng trưởng này không phụ thuộc vào sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai vi sinh vật, cho thấy P. oryzae tạo ra các hợp chất kiềm không bay hơi dẫn đến tác dụng này.

Nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng các loại nấm gây bệnh khác, như Fusarium oxysporum và Cordyceps tenuipes, không gây ra sự phát triển tương tự ở S. griseus, cho thấy tương tác quan sát được là đặc trưng của P. oryzae. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã loại trừ amoniac là hợp chất gây ra gia tăng pH, dẫn đến việc họ đề xuất rằng polyamine do P. oryzae sản xuất có thể là tác nhân gây ra sự phát triển tích cực.

Việc phát hiện ra tương tác vi khuẩn độc đáo này có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của các hoạt động nông nghiệp bền vững. S. griseus được biết đến với khả năng sản xuất kháng sinh, có thể ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh. Bằng cách thúc đẩy sự phát triển của S. griseus, P. oryzae có thể vô tình tạo ra các điều kiện có thể được khai thác để kiểm soát sự lây lan của chính nó.

"Những phát hiện của chúng tôi cho thấy S. griseus có thể được sử dụng như một tác nhân kiểm soát sinh học trên các cánh đồng lúa, cung cấp một giải pháp thay thế cho thuốc diệt nấm hóa học", Tiến sĩ Furuyama cho biết. "Nếu chúng ta có thể tăng cường sự phát triển của S. griseus trên các cánh đồng lúa, chúng ta có thể giảm tác động của bệnh đạo ôn lúa theo cách thân thiện với môi trường".

Ngoài ra, nghiên cứu còn cung cấp những hiểu biết có giá trị về vai trò sinh thái của P. oryzae, chỉ ra rằng loại nấm này có thể ảnh hưởng đến thành phần và sự phát triển của các quần thể vi khuẩn trong đất. Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng những phát hiện của họ có thể có ý nghĩa rộng hơn đối với sự hiểu biết của chúng ta về cách điều chỉnh độ pH ảnh hưởng đến tương tác của vi khuẩn, mở đường cho việc phát triển các chiến lược kiểm soát sinh học sáng tạo để quản lý các bệnh thực vật khác.

Với khám phá này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một bước quan trọng hướng tới các hoạt động nông nghiệp bền vững hơn. Tiềm năng khai thác sức mạnh của các tương tác vi khuẩn để chống lại bệnh đạo ôn lúa có thể cách mạng hóa cách chúng ta tiếp cận việc quản lý bệnh trên cây lúa, mang lại hy vọng cho một tương lai ít phụ thuộc vào các tác nhân hóa học có hại.

Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org