Ảnh: Public Domain.
Thực vật đã phát triển các cơ chế miễn dịch độc đáo, chúng có thể kích hoạt khi phát hiện ra sự hiện diện của mầm bệnh. Điều thú vị là sự hiện diện của một số vi sinh vật không gây bệnh cũng có thể thúc đẩy cây trồng kích hoạt cơ chế miễn dịch toàn diện và một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xử lý cây giống bằng các vi sinh vật không gây bệnh "kích hoạt miễn dịch" như vậy có thể giúp cây trồng được chuẩn bị tốt hơn để chống lại nhiễm trùng từ mầm bệnh vi sinh vật. Trên thực tế, điều này có nghĩa là các vi sinh vật không gây bệnh nhưng kích hoạt miễn dịch và hoạt động giống như vắc-xin cho cây trồng, cung cấp một kích thích rủi ro thấp cho hệ thống miễn dịch của cây trồng để chuẩn bị cho nó đối phó với các mối đe dọa thực sự. Đây là những phát hiện thú vị đối với các nhà khoa học, vì nó cho thấy tiềm năng sử dụng để xử lý giống cây trồng như một hình thức kiểm soát dịch hại sinh học và giúp giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp.
Tuy nhiên, trước khi phương pháp xử lý giống bằng vi sinh vật không gây bệnh có thể trở thành một tiêu chuẩn cho ngành nông nghiệp, các nhà khoa học cần có cách sàng lọc vi sinh vật có khả năng kích thích hệ miễn dịch thực vật mà không gây hại cho cây trồng. Hiện nay không có phương pháp đơn giản nào để đánh giá khả năng kích hoạt hệ thống miễn dịch của vi sinh vật. Các phương pháp thông thường liên quan đến việc sử dụng toàn bộ thực vật và vi sinh vật và điều này chắc chắn làm cho việc sàng lọc thông thường trở nên tốn thời gian và tốn kém. Để giải quyết vấn đề này, phó giáo sư Toshiki Furuya và giáo sư Kazuyuki Kuchitsu của Đại học Khoa học Tokyo và các đồng nghiệp đã quyết định phát triển một chiến lược sàng lọc liên quan đến các tế bào thực vật được nuôi cấy. Mô tả về phương pháp của họ trong một bài báo được xuất bản gần đây trên tạp chí Scientific Reports.
Bước đầu tiên trong chiến lược sàng lọc này bao gồm việc ủ vi sinh vật-ứng cử viên cùng với các tế bào BY-2, là các tế bào cây thuốc lá được biết đến với tốc độ phát triển nhanh và ổn định. Bước tiếp theo là xử lý các tế bào BY-2 bằng cryptogein, một loại protein được tiết ra bởi các vi sinh vật gây bệnh giống như nấm giúp tạo ra các phản ứng miễn dịch từ cây thuốc lá. Một phần quan trọng của các phản ứng miễn dịch do cryptogein gây ra là sản xuất một loại hóa chất được gọi là các loại phản ứng oxy (ROS) và các nhà khoa học có thể dễ dàng đo lường mức sản sinh ROS do cryptogein gây ra và sử dụng nó làm thước đo để đánh giá tác động của các vi sinh vật không gây bệnh. Nói một cách đơn giản, một tác nhân dùng xử lý giống hiệu quả sẽ làm tăng mức sản xuất ROS của tế bào BY-2 (tức là khiến các tế bào biểu hiện sự kích hoạt hệ thống miễn dịch mạnh hơn) để phản ứng với việc tiếp xúc với cryptogein.
Để kiểm tra tính khả thi của chiến lược sàng lọc của họ, tiến sỹ Furuya và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng chiến lược này trên 29 chủng vi khuẩn được phân lập từ bên trong cây rau bina mù tạt Nhật Bản (Brassica rapa var. Perviridis), và họ phát hiện ra rằng 8 chủng đã thúc đẩy quá trình Cryptogein-ROS. Sau đó, họ thử nghiệm thêm 8 chủng đó bằng cách áp dụng chúng vào các ngọn rễ của cây con thuộc giống Arabidopsis, có chứa các loài thường được sử dụng làm sinh vật mẫu cho các nghiên cứu về sinh học thực vật. Điều thú vị là 2 trong số 8 chủng được thử nghiệm đã tạo ra tính kháng trên toàn cây đối với vi khuẩn gây bệnh.
Dựa trên những bằng chứng phát hiện về khái niệm liên quan đến 2 chủng vi khuẩn đó, tiến sỹ Furuya tự hào lưu ý rằng phương pháp sàng lọc của nhóm ông "có thể tiếp tục nhận biết các vi sinh vật kích hoạt hệ thống miễn dịch của thực vật". Khi được hỏi phương pháp sàng lọc ảnh hưởng đến thực hành nông nghiệp như thế nào, Furuya giải thích rằng ông muốn hệ thống sàng lọc của nhóm mình "là một công nghệ có thể ứng dụng vào thực tế và phổ biến nhằm sử dụng vi sinh vật thay cho thuốc trừ sâu hóa học".
Theo thời gian, phương pháp sàng lọc mới do tiến sỹ Furuya và nhóm nghiên cứu có thể giúp các nhà khoa học cây trồng dễ dàng tìm ra các phương pháp nông nghiệp xanh hơn dựa trên cơ chế bảo vệ mà bản thân thực vật đã tiến hóa qua hàng triệu năm.
Lê Thị Kim Loan theo Phys.org
