Phát hiện cơ chế ức chế phân tử trong vi khuẩn phá hủy chuối

STNN - Loại chuối được bày bán tại các siêu thị và tiêu thụ hàng ngày đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng về chức năng do bệnh héo Fusarium ở chuối (FWB) gây ra bởi tác nhân nấm gây bệnh Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) chủng nhiệt đới 4 (TR4).

• Chuối Philippines: Giống chuối mới không biến màu sắc, được phê chuẩn trồng sản xuất

Tuy nhiên, nhờ nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà khoa học quốc tế, giờ đây chúng ta biết rằng Foc TR4 không tiến hóa từ chủng đã xóa sổ các mùa chuối thương mại vào những năm 1950 và độc lực của chủng mới này dường như là do một số gen phụ liên quan đến quá trình sản xuất oxit nitric. Nghiên cứu này mở ra cánh cửa cho các phương pháp điều trị và chiến lược có thể làm chậm lại, nếu không muốn nói là kiểm soát, sự lây lan chưa được kiểm soát của Foc TR4.

"Loại chuối chúng ta ăn ngày nay không giống với loại mà ông bà bạn đã ăn. Những loại  chuối Gros Michel, đã tuyệt chủng và chúng chính là nạn nhân của đợt bùng phát Fusarium đầu tiên vào những năm 1950." - Li-Jun Ma, Giáo sư Sinh hóa và Sinh học phân tử tại UMass Amherst và là tác giả chính của bài báo cho biết.

Ngày nay, loại chuối thương mại phổ biến nhất là giống Cavendish, giống chuối này được coi là thực phẩm hằng ngày và cũng là một loại phản ứng kháng bệnh đối. Trong khoảng 40 năm, chuối Cavendish phát triển mạnh trên toàn cầu trong các đồn điền độc canh rộng lớn cung cấp phần lớn lượng chuối thương mại trên thế giới.

Nhưng đến những năm 1990, thời kỳ hoàng kim của chuối Cavendish đã bắt đầu kết thúc. "Đã có một đợt bùng phát bệnh héo rũ chuối khác. Nó lan rộng như cháy rừng từ Đông Nam Á đến Châu Phi và Trung Mỹ" - tác giả chính Yong Zhang, người đã hoàn thành chương trình tiến sĩ tại chương trình Sinh học tiến hóa và sinh vật của UMass Amherst dưới sự chỉ đạo của Ma, cho biết.

"Chúng tôi đã dành 10 năm qua để nghiên cứu đợt bùng phát bệnh héo chuối mới này, đây không phải là một loài đơn lẻ mà là một "phức hợp loài" với hàng trăm biến thể khác nhau chuyên ảnh hưởng đến các vật chủ thực vật khác nhau. Các giống này được xác định bằng cách tiếp nhận các gen phụ đặc hiệu của chủng ngoài bộ gen cốt lõi chung. "Bây giờ chúng tôi biết rằng mầm bệnh phá hủy chuối Cavendish TR4 không tiến hóa từ chủng đã tàn phá chuối Gros Michel. Bộ gen của TR4 chứa một số gen phụ có liên quan đến việc sản xuất oxit nitric, có vẻ là yếu tố chính trong độc lực của TR4".

Để đi đến kết luận này, Yong, Ma và các đồng tác giả của họ từ Trung Quốc và Nam Phi cũng như các trường đại học ở Hoa Kỳ đã giải trình tự và so sánh 36 chủng Foc khác nhau được thu thập từ khắp nơi trên thế giới, bao gồm cả những chủng tấn công chuối Gros Michel. Sau đó, với sự giúp đỡ của Viện Khoa học Đời sống Ứng dụng của UMass Amherst, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng Foc TR4, nguyên nhân gây ra đợt bùng phát bệnh héo chuối hiện nay và chúng sử dụng một số gen phụ để sản xuất và giải độc oxit nitric của nấm để xâm nhập vào vật chủ.

Mặc dù nhóm nghiên cứu vẫn chưa biết chính xác những hoạt động này góp phần gây ra bệnh ở chuối Cavendish như thế nào, nhưng họ đã có thể xác định rằng độc lực của Foc TR4 đã giảm đáng kể khi hai gen kiểm soát sản xuất oxit nitric bị loại bỏ.

"Việc xác định các trình tự gen phụ này mở ra nhiều hướng đi chiến lược để giảm thiểu hoặc thậm chí kiểm soát sự lây lan của Foc TR4", Yong nói.

Mặc dù vậy, Ma nhanh chóng chỉ ra rằng vấn đề cuối cùng mà một trong những món ăn sáng yêu thích của chúng ta phải đối mặt là việc thực hành độc canh. "Khi không có sự đa dạng trong một vụ mùa thương mại lớn, nó sẽ trở thành mục tiêu dễ dàng cho các tác nhân gây bệnh", cô nói. "Lần tới khi bạn mua chuối, hãy thử một số loại khác nhau có thể có tại cửa hàng thực phẩm đặc sản địa phương của bạn".

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sinh Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Viện Y tế Quốc gia, Dự án Khoa học và Công nghệ Quảng Đông, CARS và Dự án Nông nghiệp Hiện đại của Phòng thí nghiệm Lĩnh Nam.

Ái Lâm (theo Sciencedaily)