Gen bảo vệ cây trồng khỏi bệnh nấm

Công trình này tìm hiểu bệnh nhiễm nấm bột miđiu ở loài cải dại có tên là Arabidopsis Thaliana có họ với cây mù tạt. Mỗi một loài miđiu có một chủ xác định, có nghĩa là nó có thể truyền nhiễm một số loài cây, nhưng không nhiễm sang được những loài khác. Bằng cách làm mất khả năng của các gen bảo vệ ở Arabidopsis, các nhà nghiên cứu có thể làm nhiễm những loại cây trồng bằng các loài nấm bột miđiu vốn thông thường chỉ tấn công cây đậu Hà lan hay lúa mạch, cho thấy rõ hơn việc cây trồng sử dụng gen để chống lại với sự lây nhiễm như thế nào.

Somerville cho biết, hầu hết các loại cây đều kháng lại với đa số những bệnh mà chúng mắc phải, nhưng bản chất của tính đề kháng này vẫn chưa được lý giải. Xác định những gen này sẽ giúp cho chúng ta những kiến thức đầu tiên về việc cây trồng tự bảo vệ để chống lại rất nhiều loại bệnh như thế nào.

Khi hiện tượng nhiễm nấm bột miđiu diễn ra, nấm bột miđiu sẽ bao phủ cây trồng bằng những vệt nấm, trong khi lấy mất những chất dinh dưỡng quý giá. Ở mức độ tế bào, bào tử nấm xâm nhập các tế bào khỏe mạnh của cây trồng và hình thành nên những cấu trúc nuôi dưỡng dạng rễ được gọi là giác mút. Tế bào của cây trồng là rào chắn cơ bản đối với sự xâm nhập này và một trong những gen bảo vệ được mô tả trong nghiên cứu này, có tên là PEN2, sẽ ngăn ngừa nấm mốc thâm nhập vào các vách tế bào ở ngay tại vị trí đầu tiên của bào tử nấm.

Nếu đội ngũ gen bảo vệ đầu tiên này bị hạ gục, như xảy ra ở khoảng 5 đến 25% các cây Arabidopsis thông thường (phụ thuộc vào các loài miđiu), thì một đội ngũ gen bảo vệ thứ hai nhảy lên vị trí chiến đấu. Những gen này, được gọi là EDS1, PAD4 và SAG101, hoạt động với nhau trong một phức hợp phía bên trong tế bào và sẽ ra lệnh cho các tế bào bị nhiễm nấm phải chết. Bằng cách hy sinh những tế bào bị nhiễm bệnh này, các gen bảo vệ có thể cứu được các tế bào khỏe mạnh khỏi bị nhiễm nấm.

Somerville, Stein cùng các đồng nghiệp ở Khoa Nuôi trồng Thực vật của Viện Max Planck ở Koln (CHLB Đức) đã làm mất khả năng của các gen bảo vệ ở cây Arabidopsis bằng cách gây đột biến. Họ làm nhiễm những cây đột biến với một trong hai loài nấm mốc bột miđiu: Blumeria graminis hordei, một loài tấn công cây lúa mạch; và Erysiphe pisi, một loài phát triển mạnh ở lá và vỏ quả cây đậu. Somerville cho biết, làm mất khả năng của 3 gen cho phép loài nấm bột miđiu của cây đậu sinh sôi ở cả cây Arabidopsis như mọc ở cây chủ thông thường của nó. Vì vậy, các rào cản đề kháng hạn chế sức tăng trưởng của các mầm bệnh không phù hợp kém phức tạp hơn nhiều so với chúng ta tưởng, chỉ dựa vào một số lượng hạn chế gen.

Somerville cho biết, cơ chế đề kháng hoạt động ở vách tế bào dường như đơn giản một cách đáng ngạc nhiên. Điều này cho thấy có thể biến đổi các cây trồng như lúa mỳ bằng các gen PEN Arabidopis để góp phần kiểm soát bệnh nấm mốc miđiu và các bệnh tàn phá mùa màng khác, vì vậy giảm thiểu được nhu cầu sử dụng thuốc diệt sâu.

Nguồn: Sciencedaily; vista 21/6/2006