Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tinh dầu hoa hồng kích hoạt các gen phòng thủ cà chua và thu hút những thiên địch có lợi cho cây trồng.

Tinh dầu có nguồn gốc từ thực vật (EOs) được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như chất tẩy rửa, mỹ phẩm, dược lý và phụ gia thực phẩm. Hơn nữa, EOs có đặc điểm an toàn đặc biệt và nhiều hoạt tính sinh học của chúng mang lại lợi ích to lớn cho sức khỏe con người. Ngoài những lợi ích này, EOs còn được phát hiện là có tác dụng chống côn trùng gây hại bằng cách gây ra tác dụng gây độc thần kinh.

Terpenoid có nhiều trong EOs thực vật và đã thu hút được sự chú ý rộng rãi vì chúng có thể điều chỉnh các phản ứng bảo vệ thực vật bằng cách điều chỉnh sự biểu hiện của các gen phòng vệ. Ví dụ, cây đậu nành và cây komatsuna, khi được trồng gần cây bạc hà, sẽ có sự cải thiện đáng kể về đặc tính phòng vệ và trở nên kháng lại động vật ăn cỏ. Hiện tượng này xảy ra thông qua một quá trình được gọi là "eavesdropping", trong đó các hợp chất dễ bay hơi được giải phóng khỏi cây bạc hà. Những hợp chất dễ bay hơi này kích hoạt các gen phòng vệ, bảo vệ chống lại các mối đe dọa tiềm tàng từ động vật ăn cỏ.

Ngày nay, sử dụng thuốc trừ sâu hóa học là phương pháp được lựa chọn để bảo vệ cây trồng, nhưng những thiệt hại mà chúng gây ra cho môi trường và hệ sinh thái, cùng với nhu cầu tăng năng suất lương thực, đặt ra yêu cầu phải có các giải pháp thay thế an toàn hơn. Vì vậy, nhu cầu cấp thiết là phải nghiên cứu các chất có khả năng bảo vệ thực vật. Về vấn đề này, sự sẵn có của EOs khiến chúng được đề xuất là chất kích hoạt bảo vệ thực vật thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các ví dụ đã được chứng minh đầy đủ để đáp ứng nhu cầu.

Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu do giáo sư Gen-ichiro Arimura từ Khoa Khoa học và Công nghệ Sinh học tại Đại học Khoa học Tokyo (TUS) dẫn đầu đã đánh giá hiệu quả của 11 EOs trong việc kích hoạt phản ứng phòng vệ của cà chua. Giáo sư Arimura cho biết: “EOs được sử dụng làm nước hoa cho nhiều mục đích khác nhau có chứa các thành phần mùi, có thể có khả năng hoạt động giống như các hợp chất dễ bay hơi trong việc tạo ra khả năng kháng sâu bệnh. Mục đích của chúng tôi là nghiên cứu tác động của các EOs này đối với khả năng kháng sâu bệnh của thực vật”. Phát hiện của nhóm được công bố trên Tạp chí Agricultural and Food Chemistry vào ngày 18 tháng 3 năm 2024.

Nhóm nghiên cứu đã mô tả tác động của EOs giàu terpenoid đối với cây cà chua. Họ đã áp dụng dung dịch pha loãng ethanol của 11 loại EOs khác nhau vào đất trồng cà chua trong chậu, thực hiện phân tích phân tử để nghiên cứu biểu hiện gen bên trong mô lá và quan sát thấy rằng EOs hoa hồng (REO) đã làm tăng mức độ phiên mã của PIR1 và PIN2, các gen liên quan đến phòng vệ thực vật. Ngoài ra, cây cà chua được xử lý bằng REO cho thấy giảm tổn thương lá do ấu trùng Spodoptera litura (một loài bướm đêm) và Tetranychus urticae (nhện đỏ). Hơn nữa, để khám phá khả năng ứng dụng rộng rãi hơn, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm ngoài đồng để đo hoạt động REO trong điều kiện ngoài đồng. Họ đã quan sát thấy thiệt hại do sâu bệnh cà chua gây ra giảm 45,5% so với giải pháp đối chứng. Các nhà nghiên cứu tin rằng REO có thể đóng vai trò là giải pháp thay thế khả thi cho thuốc trừ sâu trong mùa đông và mùa xuân khi sự xâm nhập của sâu bệnh ít nghiêm trọng hơn và có khả năng giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu gần 50% trong mùa hè.

Các nhà nghiên cứu tại TUS đã phát hiện ra rằng tinh dầu hoa hồng (REO) kích hoạt các gen chống sâu hại cà chua và thu hút các loài thiên địch. Vì vậy, REO có thể được sử dụng làm thuốc trừ sâu thân thiện với môi trường trong canh tác hữu cơ. Nguồn: Gen-ichiro Arimura từ TUS, Nhật Bản.

Giải thích về kết quả nghiên cứu, giáo sư Arimura cho biết: "REO rất giàu β-citronellol, một loại thuốc chống côn trùng được công nhận, giúp tăng cường hiệu quả của REO. Nhờ đó, thiệt hại do ấu trùng sâu bướm và nhện gây ra đã được giảm thiểu đáng kể, khẳng định REO là một giải pháp hiệu quả". Các phát hiện cũng cho thấy nồng độ REO thấp không đẩy lùi T. urticae nhưng thu hút Phytoseiulus persimilis, một loài săn mồi của những con nhện này, do đó thể hiện chức năng kép của REO".

Nhìn chung, nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của EO giàu β-citronellol trong việc kích hoạt các gen phòng vệ ở lá cà chua. Ngoài ra, nó cung cấp bằng chứng cho thấy REO là một chất kích thích sinh học hiệu quả để tăng cường khả năng phòng vệ thực vật chống lại sâu bệnh, điều này cũng an toàn vì nó không dẫn đến độc tính tế bào hoặc để lại bất kỳ dư lượng độc hại nào. Giáo sư Arimura kết luận: "Nghiên cứu của chúng tôi đề xuất một cách tiếp cận thực tế để thúc đẩy sản xuất cà chua hữu cơ nhằm khuyến khích các hoạt động bền vững và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này có thể mở ra cánh cửa cho các hệ thống canh tác hữu cơ mới. Tia sáng đầu tiên của thuốc trừ sâu tự nhiên và thân thiện với môi trường đang đến với chúng ta".

Đỗ Thị Nhạn theo Đại học Khoa học Tokyo.