Tìm ra bí mật có thể chống lại bệnh thối đen trên rau vụ đông

Các nhà khoa học Singapore đã xác định được cách thức vi khuẩn "sát thủ rau vụ đông" tấn công ở cấp độ phân tử và làm tê liệt hệ thống miễn dịch của cây.

Cải bắp bị bệnh thối đen. Ảnh: Getty

Con số thống kê cho thấy, trong khoảng thời gian từ năm 2004 đến năm 2013, hàng loạt những cánh đồng rau họ cải, kể cả trồng trong nhà kính ở khắp nơi đã bị một loại vi khuẩn chết chóc tấn công khiến bộ lá bị héo, cháy và thối rữa nghiêm trọng.

Trong suốt mùa đông ở Thổ Nhĩ Kỳ từ năm 2004 đến 2006, người ta phát hiện nhiều ruộng bắp cải, bông cải xanh và cải mầm Brussels bị thối đen và héo rũ. Đây cũng là loại bệnh dịch thực vật không thể chữa trị trong suốt hơn một thế kỷ, đe dọa an ninh lương thực trên toàn thế giới.

Nhưng một nhóm các nhà khoa học ở đảo quốc Singapore đã lần đầu tiên xác định được cách thức mà vi khuẩn được ví là "sát thủ rau vụ đông" này tấn công ở cấp độ phân tử và làm tê liệt hệ thống miễn dịch của chúng.

“Phát hiện của nhóm nghiên cứu sẽ mở đường cho các nhà sinh học thực vật xử lý tốt hơn cây trồng bị nhiễm bệnh và tìm ra cách để cây rau có thể đề kháng vi khuẩn chết chóc mà không sử dụng kỹ thuật di truyền”, giáo sư Miao Yansong, Trưởng khoa Sinh học, Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) cho biết.

Ông Miao nói: “Đối với một số căn bệnh quái ác trong nông nghiệp, toàn bộ cánh đồng phải bị thiêu rụi để tiêu diệt triệt để nguồn bệnh. Và trong giai đoạn trước khi thu hoạch, nếu vi khuẩn còn ẩn sâu bên trong bộ lá và khi bóc mở ra thấy thối đen thì sẽ dẫn đến thiệt hại lớn cho người nông dân".

Giáo sư Miao và nhóm của ông đã phát hiện ra rằng vi khuẩn gây bệnh thối đen, được gọi là Xanthomonas, đã làm xâm nhập các protein độc hại vào tế bào thực vật.

Mặc dù bề mặt của tế bào thực vật chứa các chất kích hoạt phản ứng miễn dịch chống lại bệnh tật, nhưng các protein độc hại này đã hình thành một mạng lưới chất dính, bám chặt vào bề mặt tế bào và tấn công các cơ chế bảo vệ của thực vật.

Giáo sư Miao cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi đã giúp nâng cao kiến ​​thức về một cơ chế chưa từng được biết đến trước đây mà (các protein độc hại) gây hại cho các tế bào thực vật”.

Dựa trên khám phá mới này, các nhà khoa học của Đại học Công nghệ Nanyang Singapore đang tạo ra một "bộ công cụ" phác thảo cơ chế mới, để các nhà sinh học thực vật có thể bắt tay làm việc giúp cho cây trồng kháng vi khuẩn.

Theo đó, họ có thể sử dụng công nghệ hoặc phương pháp mới để tạo ra các cây giống kháng vi khuẩn nhằm chống lại mầm bệnh thối đen. "Chúng tôi hy vọng nó có thể dẫn đến các giải pháp mới mà không cần biện pháp chỉnh sửa gen", giáo sư Miao nói thêm.

Tiến sĩ Mandar Godge từ Trung tâm Nghiên cứu thực vật của Đại học Bách khoa Temasek cho biết, khám phá này cũng có thể giúp phát triển các phương pháp chẩn đoán chính xác để xác định bệnh hại trên cây trồng và hỗ trợ các chương trình nhân giống cây trồng mới.

Trong những năm gần đây, Singapore đã thiết lập nhiều thêm các trang trại đô thị để tăng cường an ninh lương thực. Mặc dù các loại rau họ cải như bông cải xanh và bắp cải dễ bị mắc bệnh thối đen hơn, nhưng loại vi khuẩn nguy hiểm này cũng có thể lây nhiễm sang các loại rau ăn lá khác được trồng ở Singapore.

Tiến sĩ Godge lưu ý rằng đã có các báo cáo về việc lây nhiễm bệnh thối đen ở nhiều loại rau trồng trong nước, chẳng hạn như cải ngọt, cải làn, rau diếp và cải xoăn. Tuy nhiên, tác động kinh tế của bệnh thối đen ở những loại rau ăn lá này hiện chưa được ghi nhận đầy đủ.

Hơn nữa, thời tiết ấm áp và ẩm ướt ở khu vực được cho là môi trường rất lý tưởng cho vi khuẩn Xanthomonas sinh sôi. Những loại vi khuẩn như vậy, hoặc có liên quan đều đã được tìm thấy trong đồng cỏ hoặc trên các cánh đồng và chúng có thể lây lan qua nhiều cách khác nhau, bao gồm cả mưa và gió.

Triệu chứng phổ biến trên rau họ thập tự gồm bông cải xanh, cải Brussels, bắp cải, súp lơ trắng, cải xanh, cải xoăn... Ảnh: MH

Giáo sư Miao cho biết: "Singapore có rất nhiều loài thực vật đa dạng, và một số loài thực vật có thể tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn như vậy phát sinh. Nhưng việc nghiên cứu và khảo sát về bệnh dịch thực vật này vẫn còn hạn chế".

Mặc dù các sản phẩm rau xanh chủ yếu được trồng trong nhà lưới và trong các trang trại công nghệ cao ở Singapore, nhưng vi khuẩn Xanthomonas vẫn có thể xâm nhập vào các trang trại khép kín thông qua trao đổi không khí hoặc khi công nhân vô tình mang nó vào.

Giáo sư Miao cảnh báo: “Các trang trại rau xanh trong nhà dù có ít cơ hội lây nhiễm bệnh hơn, nhưng một khi nó xảy ra, vi khuẩn sẽ bị giữ lại trong đó và có thể tích tụ sinh sôi”.

Bệnh thối đen là gì và điều kiện phát sinh

Bệnh thối đen (black rot) do nấm gây ra, thường phát triển mạnh và gây hại trong điều kiện thời tiết ẩm ướt, chuyển mùa mưa nắng thất thường, úng trũng nước và nhiệt độ trong đất cao.

Triệu chứng ban đầu là những vết nứt đen xuất hiện trên gốc thân cây và về sau, bệnh có thể xuất hiện trên lá, có hình đốm tròn màu nâu nhạt. Những cây rau bị bệnh không thể phát triển do các vết thối rữa lan rộng và bao lấy thân phía trên mặt đất, làm cho cây bị héo rũ và gãy đổ.

Lời khuyên của các chuyên gia là cần vệ sinh đồng ruộng trước khi xuống giống; xử lý hạt giống diệt trừ nấm bằng thuốc trước khi trồng. Khi có bệnh xuất hiện cần tiêu hủy sớm. Vào mùa mưa nên làm luống cao, thoát nước tốt và luân canh cây trồng khác họ trên chân ruộng này. Bón phân cân đối và thường xuyên theo dõi đồng ruộng để có biện pháp đối phó kịp thời.