"Đại dịch" âm thầm đe dọa ngành chuối toàn cầu
Trong suốt nhiều thập kỷ qua, ngành công nghiệp chuối toàn cầu “đau đầu” với bệnh héo rũ Fusarium (hay còn gọi là bệnh Panama). Tác nhân gây bệnh là nấm đất Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), đặc biệt là chủng Nhiệt đới 4 (TR4). Loại nấm này xâm nhập vào rễ cây, chặn các mạch dẫn nước và chất dinh dưỡng, khiến cây héo rũ và chết dần từ bên trong.
Sự nguy hiểm của Fusarium nằm ở chỗ nó có thể tồn tại trong đất hàng chục năm mà không cần vật chủ, khiến việc tái canh tác trên đất đã nhiễm bệnh gần như là bất khả thi. Các biện pháp kiểm soát hóa học truyền thống hầu như không mang lại hiệu quả.
Thách thức lớn nhất trong việc giải cứu cây chuối nằm ở chính đặc điểm sinh học của nó. Hầu hết các giống chuối thương mại hiện nay, điển hình là nhóm Cavendish (chuối già hương), là cây tam bội (triploid) bất thụ. Điều này có nghĩa là chúng không có hạt và chỉ có thể nhân giống vô tính. Sự thiếu hụt đa dạng di truyền này khiến việc lai tạo truyền thống để tạo ra giống kháng bệnh trở nên cực kỳ khó khăn, tốn kém thời gian và công sức. Nếu một cây bị nhiễm bệnh, cả đồn điền đồng nhất về mặt di truyền cũng sẽ sụp đổ.
Bước đột phá từ Viện Nghiên cứu Chuối Đài Loan (TBRI)
Một nghiên cứu đột phá vừa được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vào cuối tháng 11/2025 đã hé lộ cơ chế di truyền đằng sau khả năng kháng bệnh của các giống chuối đột biến tại Đài Loan. Theo đó, Viện Nghiên cứu Chuối Đài Loan (TBRI) đã áp dụng thành công phương pháp chọn lọc giống thông qua biến dị soma (somaclonal variation). Thay vì lai tạo hữu tính, các nhà khoa học nuôi cấy mô tế bào thực vật với số lượng lớn và chọn lọc những cá thể đột biến tự nhiên có khả năng sống sót trên đất nhiễm bệnh. Qua nhiều thập kỷ, TBRI đã phát triển thành công nhiều dòng chuối có khả năng kháng bệnh héo rũ Fusarium, tạo nên một "tuyến phòng thủ" quan trọng cho ngành chuối.
Tuy nhiên, dù đã có trong tay các giống kháng bệnh, cơ chế phân tử chính xác – tại sao những cây chuối này lại kháng được bệnh trong khi cây bố mẹ của chúng thì không – vẫn là một "hộp đen" bí ẩn đối với giới khoa học. Việc giải mã hộp đen này là chìa khóa để áp dụng công nghệ vào các giống chuối khác trên thế giới.
Để giải quyết câu hỏi hóc búa này, một nhóm nghiên cứu liên phòng thí nghiệm do Phó Nghiên cứu viên Ho-Ming Chen thuộc Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Sinh học Nông nghiệp (ABRC), Viện Hàn lâm Khoa học Đài Loan (Academia Sinica) dẫn đầu, đã hợp tác với Đại học Quốc gia Đài Loan (NTU) và TBRI.
Nghiên cứu được công bố trên PNAS vào ngày 24/11/2025. Tác giả chính của nghiên cứu là Puyam Tondonba Singh, nghiên cứu sinh Tiến sĩ tại ABRC và Viện Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Đài Loan.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các công nghệ tiên tiến nhất về phân tích gen (genomic), phiên mã (transcriptomic) và phân tích chức năng để so sánh toàn diện sự khác biệt giữa các dòng chuối kháng bệnh và giống bố mẹ mẫn cảm với bệnh là 'Pei-Chiao' (một giống thuộc nhóm Giant Cavendish phổ biến tại Đài Loan).
Kết quả nghiên cứu đã mang lại một phát hiện chấn động: Khả năng kháng bệnh không đến từ việc "có thêm" một gen siêu việt nào đó, mà đến từ việc "mất đi" một phần vật chất di truyền.
Cụ thể, nghiên cứu chỉ ra rằng nhiều dòng chuối kháng bệnh của Đài Loan mang các đoạn xóa nhiễm sắc thể quy mô lớn (large-scale chromosomal deletions). Sự mất đoạn này dẫn đến việc giảm số lượng bản sao của các gen mã hóa Ca²⁺-ATPase tự ức chế (autoinhibited Ca²⁺-ATPases).
Cơ chế phân tử: "Tháo phanh" cho hệ miễn dịch
Để hiểu rõ tầm quan trọng của phát hiện này, cần đi sâu vào vai trò của canxi và gen Ca²⁺-ATPase trong thực vật. Trong tế bào thực vật, ion canxi (Ca²⁺) đóng vai trò như một tín hiệu báo động thứ cấp. Khi mầm bệnh tấn công, nồng độ canxi trong tế bào chất thường tăng vọt để kích hoạt hệ thống miễn dịch.
Các gen mã hóa Ca²⁺-ATPase hoạt động như những chiếc "máy bơm", có nhiệm vụ bơm canxi ra khỏi tế bào chất hoặc vào các khoang dự trữ để đưa nồng độ canxi về mức nghỉ. Trong điều kiện bình thường, chúng đóng vai trò như "chiếc phanh" kìm hãm hệ thống miễn dịch, ngăn chặn việc cây phản ứng thái quá gây tổn hại năng lượng.
Tuy nhiên, ở giống chuối 'Pei-Chiao' mẫn cảm, "chiếc phanh" này hoạt động quá hiệu quả, khiến hệ miễn dịch không phản ứng đủ mạnh và kịp thời khi nấm Fusarium tấn công.
Nghiên cứu của nhóm tác giả Ho-Ming Chen cho thấy, ở các dòng đột biến kháng bệnh, việc xóa bỏ đoạn nhiễm sắc thể chứa các gen Ca²⁺-ATPase đồng nghĩa với việc "tháo bớt phanh". Khi số lượng bản sao của gen này giảm đi, khả năng ức chế miễn dịch bị suy yếu.
Thử nghiệm chức năng bằng kỹ thuật làm câm gen (gene-silencing) trên giống 'Pei-Chiao' đã xác nhận giả thuyết này. Khi các nhà khoa học chủ động ức chế sự biểu hiện của các gen Ca²⁺-ATPase này, họ nhận thấy phản ứng miễn dịch qua trung gian axit salicylic (salicylic acid - SA) được tăng cường mạnh mẽ.
Axit salicylic là một hormone thực vật quan trọng, đóng vai trò then chốt trong việc kích hoạt khả năng kháng bệnh hệ thống mắc phải (SAR). Kết quả là, những cây chuối 'Pei-Chiao' vốn yếu ớt trước nấm bệnh đã cải thiện đáng kể khả năng kháng bệnh héo rũ Fusarium sau khi được can thiệp gen.
