Giải trình tự bộ gene của nấm gây bệnh có thể giúp ngăn chặn bệnh trên cây chuối

Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Giải trình tự bộ gene của nấm gây bệnh có thể giúp ngăn chặn bệnh trên cây chuối

Chủ nhật - 18/09/2016 23:03

Những nhà nghiên cứu tại đại học California, Davis, và ở Hà Lan đã phát hiện cách mà nhóm ba loại nấm gây bệnh có liên quan chặt chẽ với nhau phát triển thành mối đe doạ đối với loài chuối trên thế giới, cùng lúc đó một tập đoàn quốc tế dẫn đầu bởi các nhà khoa học từ Wageningen UR (University & Research Centre) đã tìm ra DNA của loài nấm gây bệnh đốm lá Sigatoka ở chuối. Những phát hiện này góp phần giúp tăng tính bền vững của ngành trồng chuối, ví dụ như phát triển tính kháng bệnh của cây chuối. Hai nghiên cứu này đã được công bố trên PLOS Genetics vào ngày 11 tháng 08.
Nhóm nấm Sigatoka
Phức hợp bệnh Sigatoka do một nhóm ba loại nấm gần loài - đốm vàng lá sigatoka (Pseudocercospora musae), đốm lá eumusae (Pseudocercospora eumusae) và đốm đen lá sigatoka (Pseudocercospora fijiensis) – là các tác nhân gây bệnh nổi bật trên cây chuối trong nhiều thế kỷ trước.
Bệnh đốm vàng lá sigatoka là loại đầu tiên trong 3 loại được ghi nhận ở chuối, mặc dù ngày nay bệnh đốm lá eumusae và bệnh đốm đen sigatoka mới là các tác nhân gây ảnh hưởng nặng nhất, trong đó đốm đen sigatoka gây ra những thiệt hại đáng kể nhất đối với ngành sản xuất chuối trên toàn thế giới. Bào tử nấm gây bệnh đốm đen sigatoka có trong không khí và tác động đến lá cây chuối ở cả quy mô nhỏ và lớn, nếu không kiểm soát bằng hoá chất sẽ gây ra thiệt hại lớn về năng suất. Bệnh này cũng làm giảm chất lượng trái cây, gây chín sớm. Loại chuối Cavendish, giống thường được trồng ở khắp nơi trên toàn thế giới, đặc biệt nhạy cảm với nấm gây đốm đen sigatoka. Chuối Cavendish di truyền đồng nhất, vì vậy một khi nhiễm bệnh có khả năng gây chết hàng loạt các cây khác.
Trình tự DNA cung cấp khả năng kiểm soát dịch bệnh
Gert Kema, Giáo sư khoa Bệnh học thực vật nhiệt đới (Tropical Phytopathology) đại học Wageningen và chuyên gia về chuối giải thích: “Bệnh đốm đen sigatoka tác động to lớn đến xã hội, sinh thái và kinh tế trên toàn thế giới. Nhờ việc phát hiện các trình tự DNA của nấm Pseudocercospora, chúng ta đang có được một cái nhìn sâu sắc hơn về sự tương tác giữa nấm gây bệnh và chuối. Điều này cung cấp cho chúng ta những phương hướng giúp tăng tính bền vững cho ngành trồng chuối, tốt hơn với môi trường, người dân địa phương và nền kinh tế. Ví dụ: những hiểu biết sâu về bệnh cho chúng ta cơ hội để phát triển ngành chuối phù hợp theo hướng sản xuất và xuất khẩu, và các cách đề kháng chống lại nấm gây bệnh đốm đen sigatoka.
Hi vọng rằng những hiểu biết mới về DNA của nấm gây bệnh đốm đen sigatoka cũng cung cấp thông tin mới hữu ích trong việc phát triển hiệu quả các sản phẩm bảo vệ thực vật thân thiện với môi trường. Điều này có thể làm giảm lượng phun thuốc diệt nấm, lần lượt cải thiện chất lượng cuộc sống của người làm việc trong các đồn điền và những người sống trong môi trường xung quanh.
Cây chuối và các bệnh hại cây
Chuối là cây ăn quả hàng đầu trên toàn thế giới và là loại thực phẩm đứng thứ tư trên toàn cầu, với 140 triệu tấn chuối được sản xuất hàng năm ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Tuy nhiên, chuối rất dễ bị bệnh, dẫn đến giảm sản lượng nghiêm trọng, đặt ra mối đe doạ đối với an ninh lương thực toàn cầu. Theo UC Davis – nhà nghiên cứu bệnh học phân tử cây trồng nói “Loại trái cây này cũng bị ảnh hưởng bởi “hình ảnh bên ngoài” bắt mắt người tiêu dùng bởi vẻ ngoài của nó”. Trong thực tế, ngành công nghiệp chuối toàn cầu có thể bị xoá sổ chỉ trong vòng 5 đến 10 năm bởi sự phát triển nhanh của các bệnh do nấm gây ra. Hiện tại, phức hợp bệnh sigatoka có thể giảm sản lượng chuối từ 50-70% nếu không được kiểm soát. Việc quản lý bệnh cần dùng hơn 50 loại thuốc diệt nấm mỗi năm, gây tốn kém cho nông dân sản xuất nhỏ.
Thăm dò bộ gene để tìm giải pháp
Stergiopoulos, người cùng với nhà tin sinh học Ti-Cheng Chang nhận định “Chúng tôi đã phát hiện hai tác nhân gây bệnh cùng góp phần trong một mô hình thay đổi tương đương trong chu trình chuyển hoá cốt lõi cho phép chúng khai thác hiệu quả hơn nguồn dinh dưỡng có trong chuối”. Ông nỗ lực phân tích bộ gene nấm gây đốm lá eumusae và nấm gây đốm vàng sigatoka, so sánh kết quả của mình với trình tự bộ gene của nấm gây đốm đen sigatoka trước đây.
Họ phát hiện ra rằng nấm gây đốm lá eumusae và đốm đen sigatoka trở nên độc hơn cho cây chuối không chỉ bằng cách ngưng hoạt động hệ thống miễn dịch mà còn bằng cách thích ứng với quá trình chuyển hoá để phù hợp hơn với vật chủ, cho phép chúng tiếp thu và đồng hoá các chất dinh dưỡng hiệu quả hơn từ vật chủ.

“Lần đầu tiên, chúng ta hiểu về cơ sở di truyền quá trình tiến hoá của độc lực ở những bệnh do nấm gây ra, do đó cho phép chúng ta có cơ hội để can thiệp”, Steriopoulos nói.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160811143530.htm