CSVNO – Gần đây, một nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học Việt Nam đã có nghiên cứu về độc tố Cassiicolin gây bệnh rụng lá Corynespora trên cây cao su đã mở ra hướng đi mới cho việc kiểm soát nấm bệnh thực vật.

Bệnh rụng lá Corynespora (Corynespora Leaf Fall, CLF) do nấm Corynespora cassiicola (Berk. & Curt.) Wei là một trong những loại bệnh hại quan trọng trên cây cao su. Bệnh xuất hiện quanh năm và trên mọi giai đoạn sinh trưởng của cây cao su, gây hại đặc biệt nghiêm trọng trên các dòng vô tính cao su mẫn cảm. Bệnh tấn công lá và chồi, gây rụng lá hàng loạt nhiều lần, làm giảm sinh trưởng, năng suất và có thể gây chết cây, gây thiệt hại nặng nề cho ngành trồng cao su ở Việt Nam và nhiều nước. 

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã phát hiện nấm bệnh C. cassicola có ít nhất 7 nhóm gen có thể tạo ra 7 loại độc tố Cassiicolin (Cas1 – Cas7) trong quá trình xâm nhiễm và gây bệnh trên thực vật. Gen mã hóa độc tố Cassiicolin (gen Cas) có thể là một trong những yếu tố quan trọng liên quan với sự đa dạng di truyền và tính gây bệnh đặc hiệu của nấm C. cassiicola trên các vật chủ cây cao su khác nhau. Tuy nhiên, những phân tích gen chỉ ra rằng nấm C. cassiicola chỉ biểu hiện 1 hoặc vài loại độc tố Cas đặc hiệu trong quá trình gây bệnh rụng lá trên các dòng vô tính cao su mẫn cảm. 

Trong một số nghiên cứu gần đây, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Bảo Quốc (ĐH Nông Lâm), TS. Nguyễn Anh Nghĩa, TS. Nguyễn Đôn Hiệu (Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam) và TS. Nguyễn Ngọc Bảo Châu (ĐH Mở Tp.Hồ Chí Minh) đã phân lập và phát hiện gen trong nấm C. cassiicola nhiễm trên cao su trồng tại Việt nam chủ yếu biểu hiện độc tố Cas2. Trong khi đó các dòng vô tính cao su trồng tại các quốc gia khác trên thế giới nhiễm nấm bệnh C.cassiicola có độc tố Cas đặc hiệu khác. Nhiều câu hỏi khoa học căn bản tìm hiểu về mối quan hệ đặc hiệu giữa vật chủ cây cao su và nấm bệnh C. cassiicola được các nhà khoa học đặt ra mà chưa có câu trả lời thuyết phục. 

Cho tới nay, rất nhiều nghiên cứu chỉ tập trung vào vấn đề xác định những gen tạo độc tố trong nấm bệnh C. cassiicola và xác định những gen liên quan đến phản ứng miễn dịch của vật chủ cây cao su khi bị nhiễm nấm bệnh hay độc tố Cas của chúng thông qua những phân tích sinh hóa và tính toán mô phỏng. Theo hướng nghiên cứu này, các nhà khoa học đã xác định và phân loại hàng ngàn gen trong dòng vô tính cao su mẫn cảm và dòng kháng nấm bệnh có biểu hiện tăng cường hoặc bị ức chế ở mức độ khác nhau khi bị nhiễm nấm bệnh và độc tố nấm. Tuy nhiên các kết quả này vẫn chưa làm sáng tỏ cơ chế tương tác đặc hiệu giữa vật chủ và nấm bệnh và độc tố nấm ở cấp độ phân tử. Việc hiểu rõ cơ chế này là vô cùng quan trọng, sẽ mở ra một lĩnh vực mới giúp chủ động trong việc phát triển những phương pháp kiểm soát nấm bệnh hiệu quả và an toàn không những trên cây cao su mà còn trên các loại cây trồng khác như rau, hoa và nhiều cây lương thực khác nhau. 

Hiểu được tầm quan trọng của vấn đề này, nhóm các nhà khoa học Việt Nam và Nhật Bản dẫn đầu là TS. Ngô Xuân Kiên (ĐH Kanazawa, Nhật Bản) và TS. Nguyễn Bảo Quốc đã nghiên cứu những đặc tính gây bệnh đặc hiệu của độc tố Cas1 và Cas2 trên các dòng vô tính cao su trồng tại Việt Nam. Nghiên cứu được đặt ra nhằm khảo sát và làm sáng tỏ cơ chế tương tác và gây độc của độc tố Cas1 và Cas2 trên màng nguyên sinh chất tế bào có chứa các thành phần lipid thực vật, nơi đóng vai trò thiết yếu duy trì sự sống ở cấp độ tế bào và mô. 

Nhóm nghiên cứu đã có những khám phá đột phá lần đầu tiên trên thế giới. Ở mức độ phân tử, nhóm đã phát hiện và phân loại 3 nhóm lipid thực vật quan trọng là sterols (stigmasterol, sitosterol), glycerolipids (DGDG, MGDG) và các phospholipids điện tích âm (DPPA) là những thành phần màng lipid mẫn cảm với độc tố Cas1 và Cas2. Nếu thiếu cả 3 nhóm màng lipid thực vật đặc hiệu này, khả năng gây độc của độc tố Cas lên màng nguyên sinh chất tế bào gần như không xảy ra hoặc xảy ra rất yếu. Ở mức độ giải phẫu tế bào và thử nghiệm độc tính Cas trên một số dòng vô tính cao su, nhóm nghiên cứu đã phân loại và làm sáng tỏ cơ chế gây độc đặc hiệu của độc tố Cas lên màng nguyên sinh chất và lá cao su. 

Những kĩ thuật tiên tiến nhất đã được sử dụng trong nghiên cứu này như kĩ thuật chụp ảnh lực nguyên tử tốc độ cao (HS-AFM), kĩ thuật chụp cắt lớp Cryo-SEM, hiển vi phân giải cao (STED Confocal FM) và các kĩ thuật sinh hóa khác. Công trình nghiên cứu khoa học đã được bình duyệt khắt khe và xuất bản trên tạp chí khoa học chuyên ngành về bệnh thực vật uy tín hàng đầu của Mỹ (Phytopathology, 2022. https://doi.org/10.1094/PHYTO-09-21-0397-R). Độc giả quan tâm và muốn đọc toàn bộ công trình nghiên cứu có thể liên hệ trực tiếp với các tác giả chịu trách nhiệm về công trình nghiên cứu khoa học này.

Hướng nghiên cứu ứng dụng mới nhằm kiểm soát nấm bệnh thực vật

Hiện nay, để kiểm soát bệnh trên cây cao su, biện pháp hóa học đã được khuyến cáo, cụ thể là sử dụng các loại thuốc trừ nấm phun trực tiếp lên lá để tiêu diệt mầm bệnh. Tuy nhiên do đặc thù của cây cao su có tán cao (15 – 20 mét) cần có các loại máy phun chuyên dụng dẫn đến chi phí cao và đôi khi không mang lại hiệu quả kinh tế. Thêm vào đó, việc sử dụng thuốc hóa học còn gây ô nhiễm môi trường. Do đó chỉ nên coi đây là giải pháp tình thế trong trường hợp bệnh gây hại nặng trên diện rộng. 

Giải pháp căn cơ hơn là trồng các dòng vô tính kháng hoặc chống chịu bệnh ở những vùng có nguy cơ cao. Việc tạo tuyển các dòng vô tính mới là công việc thường xuyên của các nhà nghiên cứu chọn tạo giống cao su. Những tiến bộ trong nghiên cứu sinh học phân tử hiện nay có thể giúp đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu tạo tuyển giống. Hiểu biết về cơ chế tương tác giữa nấm – cây cao su – môi trường ở mức độ phân tử sẽ giúp công việc tạo tuyển giống kháng hoặc chống chịu bệnh nhanh hơn. Nghiên cứu đặc điểm di truyền để xác định nòi nấm là công việc cần thiết. Sử dụng chẩn đoán bằng chỉ thị phân tử nhằm xác định nhanh nguồn bệnh cũng là hướng nghiên cứu cần phải đẩy mạnh. 

Nghiên cứu tách chiết, định lượng và phân loại thành phần lipid trong các dòng vô tính cao su nhằm xác định và kiểm soát những gen tổng hợp các loại lipid thực vật mẫn cảm với nấm bệnh và độc tố nấm. Tiến tới sử dụng công nghệ CRISPR – Cas9 nhằm tạo ra các dòng vô tính cao su chống chịu nấm bệnh sẽ được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng. Tạo ra các dòng vi khuẩn và nấm đối kháng hữu ích sản sinh tăng cường các loại lipopeptide như Iturin, Fengycin, Surfactin hay các men enzyme diệt nấm sinh học khác. Tiến tới tinh chế và sử dụng những hoạt chất kháng nấm lipopeptide và enzyme hoặc vi khuẩn và nấm đối kháng này như những công cụ kiểm soát sinh học nhằm tạo ra một hệ sinh thái nông nghiệp phát triển bền vững và an toàn. 

NGUYỄN ANH NGHĨA – Viện Nghiên cứu cao su Việt Nam