Skip Ribbon Commands
Skip to main content

Các nhà nghiên cứu đã xây dựng lại các mẫu vật của một loại nấm gây héo cà phê để khám phá cách thức bệnh tiến triển và cách ngăn chặn sự lây lan của nó.



Bệnh héo rũ cà phê do một loại nấm gây ra đã dẫn đến các đợt bùng phát dịch bệnh kể từ những năm 1920 ở châu Phi cận Sahara, và hiện đang ảnh hưởng đến hai giống cà phê phổ biến nhất của châu Phi là Arabica và Robusta.

Nghiên cứu mới cho thấy loài nấm này có khả năng tăng khả năng lây nhiễm ở cây cà phê bằng cách thu nhận các gien từ một loại nấm có họ hàng gần, gây ra bệnh héo rũ trên nhiều loại cây trồng, bao gồm cả bệnh Panama ở chuối.

Các nhà nghiên cứu cho biết kiến ​​thức này có thể giúp nông dân giảm nguy cơ xuất hiện các chủng bệnh mới, ví dụ như không trồng cà phê cùng với các cây trồng khác hoặc bằng cách ngăn chặn sự tích tụ của các mảnh vụn thực vật có thể chứa các loại nấm liên quan.

Nhóm nghiên cứu, từ Đại học Hoàng gia London, Đại học Oxford và tổ chức phi lợi nhuận nông nghiệp CABI, cũng cho biết việc nghiên cứu các mẫu lịch sử trong bộ sưu tập về cây trồng của CABI có thể cung cấp nhiều hiểu biết sâu sắc về cách các bệnh cây trồng phát triển và tìm ra những dịch bệnh mới cũng như các giải pháp bền vững chống lại chúng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí BMC Genomics.

Tác giả đầu tiên của nghiên cứu Lily Peck tại Viện Grantham và Khoa Khoa học Đời sống tại Imperial cho biết: “Việc sử dụng lượng hóa chất và thuốc diệt nấm ngày càng cao để chống lại các bệnh cây trồng mới nổi không phải là bền vững và cũng không phù hợp về mặt chi phí đối với nhiều người trồng. Thay vào đó, nếu chúng ta có thể hiểu cách các loại bệnh mới phát triển, chúng ta có thể cung cấp cho người trồng những kiến ​​thức cần thiết để giảm nguy cơ xuất hiện các bệnh mới ngay từ đầu”.

Nhóm nghiên cứu đã khôi phục lại các mẫu đông lạnh bằng phương pháp đông lạnh của loại nấm gây bệnh héo cà phê. Đã có hai đợt bùng phát dịch bệnh nghiêm trọng vào những năm 1920-1950 và giữa những năm 1990-2000. Ngày nay, bệnh này vẫn gây thiệt hại như vào năm 2011, 55.000 cây cà phê Robusta bị chết do héo ở Tanzania, phá hủy 160 tấn cà phê tương đương với hơn 22 triệu tách cà phê.

Trong đợt bùng phát bắt đầu vào những năm 1920, bệnh héo rũ cà phê đã lây nhiễm sang nhiều loại cà phê khác nhau, và cuối cùng đã được kiểm soát vào những năm 1950 bằng các biện pháp quản lý như đốt cây bị nhiễm bệnh, tìm kiếm sức đề kháng tự nhiên ở cà phê và các chương trình nhân giống chọn lọc thêm giống cây trồng kháng bệnh.

Tuy nhiên, dịch bệnh này tái phát vào những năm 1970 và lây lan rộng rãi trong những năm 1990-2000. Hai quần thể bệnh riêng biệt đã được xác định với mỗi loại chỉ lây nhiễm cho một số loại cà phê cụ thể: một loại lây nhiễm cho cà phê Arabica ở Ethiopia và một nhóm lây nhiễm cho cà phê Robusta ở đông và trung Phi. Nhóm nghiên cứu muốn điều tra xem hai chủng này đã xuất hiện như thế nào.

Trong một phòng thí nghiệm an toàn tại CABI, họ đã nghiên cứu lại hai chủng từ đợt bùng phát ban đầu, được thu thập vào những năm 1950 và gửi vào bộ sưu tập của CABI, và hai chủng mỗi chủng từ hai chủng nấm đặc trưng cho cà phê, với lần gần đây nhất là từ năm 2003. Sau đó, họ giải trình tự bộ gien của nấm và kiểm tra ADN của chúng để tìm bằng chứng về những thay đổi có thể giúp chúng lây nhiễm sang các giống cà phê cụ thể này.

Họ phát hiện ra các loại nấm mới hơn, đặc trưng cho giống có bộ gien lớn hơn các chủng trước đó và họ xác định các gien có thể giúp nấm vượt qua khả năng phòng vệ của thực vật và tồn tại bên trong cây để kích hoạt bệnh.

Các gien này được tìm thấy rất giống với gien được tìm thấy trong một loại nấm khác, có liên quan chặt chẽ ảnh hưởng đến hơn 120 loại cây trồng khác nhau, bao gồm chuối ở châu Phi cận Sahara, gây ra bệnh Panama, hiện đang gây hại cho giống chuối Cavendish phổ biến nhất hiện nay.

Trong khi các chủng nấm gây bệnh cho chuối này được biết là có thể hoán đổi gien, tạo ra khả năng lây nhiễm sang các giống mới, thì khả năng chuyển gien của chúng sang một loài nấm khác chưa từng được thấy trước đây. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý rằng hai loài này đôi khi sống gần nhau trên rễ của cây cà phê và cây chuối, và do đó, có thể nấm cà phê đã thu được những gien có lợi này từ chủng nấm có trên cây chuối.

Cà phê và chuối thường được trồng cùng nhau, vì cây cà phê thích bóng râm do những cây chuối cao hơn tạo ra. Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu của họ cho thấy không nên trồng các loại cây có liên quan chặt chẽ với nhau, như chuối và cà phê, điều này có thể làm giảm khả năng phát triển của các chủng nấm mới gây hại cà phê.

Các nhà nghiên cứu hiện đang sử dụng các chủng tái sinh để lây nhiễm nấm cây cà phê trong phòng thí nghiệm, nhằm nghiên cứu chính xác cách thức mà nấm lây nhiễm cho cây, điều này có khả năng cung cấp các cách khác để ngăn chặn dịch bệnh.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch nhân rộng nghiên cứu với các bệnh khác được lưu trữ trong bộ sưu tập của CABI, nơi lưu trữ 30.000 mẫu vật được thu thập từ khắp nơi trên thế giới trong hơn 100 năm qua.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Timothy Barraclough, từ Khoa Động vật học tại Oxford và Khoa Khoa học Đời sống tại Imperial, cho biết: “Cách tiếp cận lịch sử cho chúng ta thấy điều gì sẽ xảy ra với mầm bệnh thực vật trước và sau một đợt bùng phát dịch bệnh mới xảy ra. Sau đó, chúng ta có thể nghiên cứu các cơ chế tiến hóa và cải thiện dự đoán về cách các vụ bùng phát tương tự có thể xảy ra trong tương lai. Mục đích của chúng tôi là nhân rộng nghiên cứu này đối với nhiều mầm bệnh thực vật, cuối cùng vẽ ra một cuốn sách về cách thức phát triển gây bệnh, giúp chúng tôi ngăn chặn các đợt bùng phát trong tương lai nếu có thể”.

Lê Hồng Vân (Theo sciencedaily)



29601