Cụ thể, các nhà khoa học từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) và Đại học Bang Paraná ở Brazil trong 1 thí nghiệm toàn diện đã phát hiện ra con đường trao đổi chất mới có thể bị phá vỡ với hóa chất gây hại, do đó ngăn chặn nhiều loại nấm hại cây trồng không xâm nhập vào cây chủ.
Nấm Colletotrichum graminicola phổ biến trên khắp thế giới. Nó lây nhiễm trên cây ngô, gây ra bệnh thán thư, bệnh làm cho lá cây lúc đầu chuyển sang màu vàng và cuối cùng là tàn lụi trước độc chất. Nấm nhân lên thông qua các bào tử mà ban đầu bám trên bề mặt của cây. Ở đó, chúng nhận thấy những điều kiện khá khắc nghiệt: thiếu hầu hết các chất dinh dưỡng mà nấm cần để phát triển - đặc biệt là nitơ.
“Lựa chọn duy nhất mà chúng có là phá vỡ một số phân tử chứa nitơ của chính chúng, ví dụ như purin, các khối cấu tạo của DNA hoặc RNA”, giáo sư Holger Deising từ MLU giải thích.
Các nhà nghiên cứu trong nhóm của Deising đã tìm ra cách ngăn chặn giai đoạn chuyển tiếp này mà nấm gây hại dựa vào. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đã đưa axit acetohydroxamic vào cây, một chất cũng được sử dụng để điều trị vi khuẩn hại dạ dày ở người và được biết là có tác dụng ức chế sự phân hủy urê.
Deising chia sẻ: “Axit ngăn không cho các loại nấm có hại xâm nhập vào cây trồng và lây nhiễm”.
Nhóm nghiên cứu cũng đã đánh giá xem liệu những phát hiện từ C. graminicola và cây ngô có thể được chuyển sang các loại nấm và cây khác hay không.
Axit cũng được tìm thấy có hiệu quả chống lại nhiều mầm bệnh khác gây ra, ví dụ bệnh phấn trắng (powdery mildew) ở cây ngũ cốc, bệnh mốc sương (late blight) ở khoai tây, cũng như bệnh gỉ sắt ở cây ngô và đậu.
Deising cho biết: “Chúng tôi đã có thể phát triển một cách tiếp cận hoàn toàn mới để kiểm soát mầm bệnh sử dụng thành phần hoạt chất hiện có và do đó có thể nhanh chóng được sử dụng cho mục đích thương mại”.
Các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thí nghiệm để đi đến kết luận của họ. Họ muốn hiểu chi tiết ở mức độ phân tử về cách nấm quản lý để lấy được nitơ lúc bắt đầu nhiễm bệnh.
Đầu tiên, họ tạo ra một loạt đột biến ngẫu nhiên trong bộ gen của nấm C. graminicola. Sau đó, tiến hành lây nhiễm các loại nấm đột biến khác nhau vào cây để xem loại nào không còn khả năng lây nhiễm nữa. Một trong những nấm đột biến này có một khiếm khuyết trong con đường thoái hóa purine.
Để kiểm tra xem liệu việc đột biến không lây nhiễm cho cây có thực sự là do thiếu nitơ hay không, các nhà nghiên cứu sau đó đã bón nitơ cho cây và nhận thấy một khi nitơ được thêm vào, ngay cả những đột biến vô hại cũng có thể lây nhiễm trở lại.
Nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra khiếm khuyết tương tự mà họ đã quan sát thấy ở các đột biến của nấm hoang dại bằng cách sử dụng axit acetohydroxamic vì nó cũng chặn con đường phân hủy purine.
Việc phát hiện ra những yếu tố trên đã giúp các nhà khoa học mở ra phương pháp mới trong việc ngăn chặn và hạn chế tác động gây hại của nấm gây bệnh đối với cây trồng hiện nay.
Nguyễn Tiến Hải