Hình ảnh hai con rầy nâu trên cây lúa. Con rầy phía dưới là phiên bản cánh dài sẽ chuyển sang một cây lúa mới. Con rầy phía trên là phiên bản cánh ngắn sẽ không rời đi.

Ảnh: Xinda Lin, Đại học Jiliang.

Các nhà khoa học tại Đại học bang Washington (WSU) và Đại học Jiliang Trung Quốc đã phát hiện ra rằng chất lượng của cây lúa xác định liệu rầy nâu, loài gây hại chính trên lúa ở châu Á, mọc cánh ngắn hay cánh dài.

Theo giáo sư Laura Lavine thuộc Khoa côn trùng học của WSU, kích thước cánh xác định liệu côn trùng có thể bay khoảng cách xa đến các cây khác hay không hoặc là bám trụ và chích hút vào những cây lúa ở khoảng cách gần.

Lavine cho rằng "Đó là tất cả về lượng đường glucose, hoặc các loại đường khác, trong cây trồng. Cây lúa có hàm lượng đường càng cao là biểu hiện cây đang già hơn và đang chết dần. Sự gia tăng glucose khiến cho rầy non phát triển thành những con trưởng thành có cánh dài. Thực vật thật sự đang nói cho côn trùng biết cách phát triển”.

Những phát hiện này, được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, cung cấp cho các nhà khoa học một công cụ tiềm năng trong các phương pháp kỹ thuật để chống lại sâu hại.

Nhiều đường hơn, thời gian để di chuyển

Trong suốt vòng đời của cây lúa, có sự biến đổi tỷ lệ giữa đường và các amino acid. Trong giai đoạn phát triển ban đầu, cây lúa là nguồn thức ăn tuyệt vời cho côn trùng. Những cây lúa non có hàm lượng glucose tương đối thấp và các rầy nâu không cần phải tìm kiếm một ngôi nhà mới. Chúng phát triển với đôi cánh ngắn và ở con cái sẽ có buồng trứng lớn gọi là rầy chửa. Cây non khỏe mạnh, cung cấp nhiều dinh dưỡng cho côn trùng để tồn tại và sinh sản.

Nhưng khi cây già hơn, lượng đường tăng lên. Điều này gây ra một sự thay đổi trong quần thể rầy non. Chúng phát triển với đôi cánh dài và buồng trứng nhỏ, chuẩn bị di trú ra khỏi quần thể lúa cũ, ít dinh dưỡng để tìm kiếm nguồn thức ăn tốt hơn.

Lavine cho rằng "Đó là quyết định một lần. Nếu quyết định ở lại và sinh sản hoặc di chuyển và bay đi không chính xác, rầy nâu sẽ gặp rắc rối. Phát triển cánh ngắn trong khi chúng đang cần cánh dài để di chuyển, điều này làm chúng chết. Phát triển đôi cánh dài trong khi chúng chỉ cần đôi cánh ngắn làm chùn sau đó di chuyển, để lại nguồn thực phẩm dồi dào để tìm kiếm một ngôi nhà khác không cần thiết".

Lavine cho biết thêm “Một khi côn trùng đến tuổi trưởng thành, chúng không thể thay đổi cấu trúc cơ thể của chúng”.

Tác động trong tương lai

Hy vọng phát hiện này sẽ giúp các nhà khoa học khác có thể điều khiển côn trùng tạo ra đôi cánh dài và rời bỏ. Loài rầy nâu, Nilaparvata lugens Stål, là một trong những loài gây hại nhất trên thế giới, đe dọa tính bền vững cho nền sản xuất lúa gạo và an ninh lương thực toàn cầu.

"Từ kết quả của nghiên cứu này, hy vọng các nhà khoa học băng một cách mới có thể đánh lừa rầy nâu phát triển thành hình thức sai lầm để chúng chết trước khi chúng trở thành loài gây hại", Lavine nói.

Chỉ cần glucose

Phần đáng ngạc nhiên nhất đối với các nhà nghiên cứu là chỉ có một yếu tố, glucose, yếu tố quyết định duy nhất.

Lavine nói "Thật khó để cô lập các tín hiệu môi trường ảnh hưởng đến hình thái và hành vi của côn trùng. Nhưng đối với rầy nâu thì khác, mức glucose của thực vật là tín hiệu quyết định sư đi hay ở của chúng".

Một nhà tham khảo bài báo đã đề nghị họ thử nghiệm với rầy nâu trong phòng thí nghiệm, để xem việc thêm glucose vào con rầy đang phát triển có gây ra thay đổi hay không.

Lavine cho biết: “Chúng tôi đã tiêm trực tiếp glucose vào trong con rầy và nó thật sự biến đổi. Chúng phát triển những đôi cánh dài giống như chúng đã ăn trên cây già. Chúng tôi rất ngạc nhiên vì điều đó thật dễ dàng".

Lê Thị Kim Loan theo Sciencedaily.