Các nhà nghiên cứu bệnh lý học thực vật của Học viện Kentucky đã phát hiện chức năng và vị trí của các thành phần khác nhau trong con đường tạo ra khả năng kháng bệnh của cây trồng. Phát hiện của họ tiến thêm một bước gần hơn để hiểu rõ lộ trình cho phép cây trồng chống lại nhiễm trùng thứ phát. Hiểu biết này sẽ cho phép các nhà khoa học trợ giúp cây trồng tự bảo vệ mình chống lại một loạt các mầm bệnh, từ đó có thể giúp cho vụ mùa bội thu.
Một nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi Pradeep Kachroo và Aardra Kachroo của trường Cao đẳng Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường thuộc Học viện Kentucky, đã nghiên cứu các tín hiệu hóa học liên quan đến thông tin liên lạc được truyền từ mô này đến mô khác. Đây là cách mô nhiễm mầm bệnh cho phép các bộ phận khác của cây biết để chuẩn bị tự chống lại quá trình nhiễm bệnh trong tương lai. Họ phát hiện ra rằng Axit Pipecolic, một hợp chất hữu cơ nhỏ bé có nguồn gốc từ Lysine, khởi tạo quá trình bằng cách gieo rắc sự tích tụ của các gốc tự do. Các gốc tự do bắt đầu một con đường dẫn đến sự tích tụ của các chất hóa học truyền tín hiệu Axit Salicylic và Glycerol-3-phosphate. Axit Salicylic, Glycerol-3-phosphate, và một mức độ thấp hơn là Axit Pipecolic di chuyển trong cây trồng như một phần của quá trình “chuẩn bị” bảo vệ. Ở đó, Axit Salicylic và Glycerol-3-phosphate bắt đầu tổng hợp thêm Axit Pipecolic để tiếp tục con đường phát tín hiệu này.
“Các nhà khoa học đã biết về tầm quan trọng của Axit Pipecolic mang tính tín hiệu trong hệ thống nhưng không hiểu làm thế nào nó lại liên quan đến việc truyền tín hiệu hóa học cho các hệ thống khác được biết”, Pradeep Kachroo nói. “Chúng tôi bây giờ không chỉ biết chức năng Axit Pipecolic, mà còn hiểu cách mà hóa chất này hợp tác với các tín hiệu khác”.
“Các hóa chất giống như một ê-kip”, Aardra Kachroo nói. “Bạn cần hiểu mỗi thành viên riêng lẻ và vai trò của chúng thay đổi trong mối quan hệ với nhau, không chỉ tại các vị trí khác nhau của cây trồng có liên quan đến sự hiện diện của mầm bệnh mà còn cần chi tiết cụ thể của thời gian quá trình xâm nhiễm”.
Những tín hiệu này cũng đóng vai trò trong quá trình hoạt động quan trọng khác của thực vật như tiếp nhận ánh sáng và truyền tín hiệu từ rễ đến chồi non. Do đó, sự hiểu biết mối quan hệ tương tác của chúng sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong các chức năng sinh lý không liên quan khác được sử dụng để tự bảo vệ với tác nhân gây hại.
“Thật thú vị cuối cùng khi xem xét sử dụng các hóa chất thực vật xuất hiện một cách tự nhiên để cải thiện khả năng kháng bệnh hại của cây trồng”, Pradeep Kachroo nói. “Một khía cạnh quan trọng khác của nghiên cứu này là chúng tôi đang xem xét các chất đem lại khả năng tự vệ mà không có một tác động tiêu cực nào đến năng suất”.
Các thành viên trong nhóm nghiên cứu bao gồm tác giả chính Caixia Wang, Ruiying Liu, Gah-Hyun Lim, Laura de Lorenzo, Keshun Yu và Arthur Hunt từ trường Cao đẳng Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường thuộc Học viện Kentucky. Kai Zhang là một cộng tác viên nghiên cứu từ Đại học Tây Nam ở Trung Quốc.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Tiến bộ Khoa học (Science Advances). Nó có sẵn trực tuyến tại địa chỉ: http://advances.sciencemag.org/content/4/5/eaar4509.
Bùi Đại Hiệp
Dịch từ: University of Kentucky researchers make important finding in plant disease resistance. (AgroNews. 05/9/2018).
Nguồn: University of Kentucky