Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một nghiên cứu công bố gần đây trên tạp chí Frontiers in Sustainable Food Systems cho thấy quả của một cây cà chua sẽ gởi tín hiệu điện đến phần còn lại của cây khi chúng bị sâu bướm tấn công. Cây có vô số con đường truyền tín hiệu được truyền qua nhựa cây. Trong trường hợp của trái cây, các chất dinh dưỡng chỉ được chuyển đến trái và có rất ít nghiên cứu về việc liệu có bất kỳ tín hiệu nào được chuyển theo hướng ngược lại hay không.

“Chúng ta thường quên rằng quả là một bộ phận sống bán tự động trên cây mẹ và phức tạp hơn những điều chúng ta đang nghĩ. Vì trái là bộ phận của cây được cấu tạo từ các mô tương tự mô lá và thân, nên tại sao chúng không thể truyền thông tin cho cây mẹ về những gì chúng đang trải qua như những chiếc lá thông thường? Điều chúng tôi phát hiện ra là trái cây có thể chia sẻ thông tin quan trọng như sự tấn công của sâu bướm với phần còn lại của cây, và điều đó có thể giúp các bộ phận khác của cây có thể chuẩn bị cho một cuộc tấn công tương tự.” tiến sĩ Gabriela Niemeyer Reissig, tác giả chinh của nghiên cứu, thuộc Đại học Liên bang Pelotas, ở Pelotas, Brazil, cho biết.

Để kiểm tra giả thuyết về việc trái cây truyền thông tin bằng tín hiệu điện, Niemeyer Reissig và các cộng sự đã đặt cây cà chua trong lồng Faraday (có tác dụng như màn chắn điện, bảo vệ cây không chịu sự tác động của bất kỳ lực điện hoặc trường điện từ nào từ bên ngoài) với các điện cực ở đầu cành nối quả với cây. Sau đó, họ đo các phản ứng điện trước, trong và sau khi quả bị sâu bướm Helicoverpa armigera tấn công trong 24 giờ. Nhóm cũng sử dụng thuật toán ML (Machine learning - xây dựng mô hình dựa trên dữ liệu mẫu) để xác định các mẫu hình tín hiệu.
  Kết quả cho thấy có sự khác biệt rõ ràng giữa các tín hiệu trước và sau khi cây bị sâu bướm tấn công. Ngoài ra, các tác giả cũng đã đo được các đáp ứng sinh hóa, chẳng hạn như các chất đề kháng dạng hydrogen peroxide, trên các bộ phận khác của cây. Điều này cho thấy rằng những đáp ứng đề kháng này đã được kích hoạt ở cả những bộ phận cách xa những thiệt hại do sâu bướm gây ra.

Các tác giả nhấn mạnh rằng đây chỉ là những kết quả ban đầu. Các phép đo của họ cung cấp một cái nhìn tổng quát về tất cả các tín hiệu điện, thay vì phân biệt các tín hiệu riêng lẻ một cách chính xác hơn. Cũng sẽ rất thú vị khi xem liệu hiện tượng này có đúng với các loài thực vật khác, cũng như các mối đe dọa khác nhau hay không.
Điều đó nói lên rằng, việc sử dụng thuật toán ML dường như có tiềm năng rất lớn để trả lời những câu hỏi này và những câu hỏi khác trong tương lai. Kỹ thuật này cũng có thể cung cấp các cách tiếp cận mới (có thể thân thiện hơn với môi trường) để kiểm soát côn trùng trong nông nghiệp.

“Nếu các nghiên cứu như của chúng tôi tiếp tục tiến bộ và kỹ thuật đo tín hiệu điện trong môi trường mở tiếp tục được cải thiện, chúng ta sẽ có thể phát hiện ra sự xâm nhập của sâu bệnh nông nghiệp sớm hơn, cho phép kiểm soát và quản lý côn trùng chính xác hơn. Việc hiểu được cách thức cây tương tác với quả và giữa các quả với nhau có thể mang lại hiểu biết sâu sắc về cách 'vận dụng' sự truyền thông tin này để nâng cao chất lượng quả, khả năng chống sâu bệnh và thời gian bảo quản sau thu hoạch”, Niemeyer Reissig giải thích.