Theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Phytopathology vừa qua, các hợp chất này đã giúp bảo vệ cây trồng khỏi nhiều loại mầm bệnh. Đây có thể là biện pháp giúp tiết kiệm hàng tỷ USD hàng năm và đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững trên toàn thế giới.
Nhóm nghiên cứu của giáo sư Daniel Klessig và Frank Schroeder tại Boyce Thompson Institute đã xem xét các tác động của một chất chuyển hóa (có tên là ascr # 18) trong giun đất đối với sức khỏe của cây trồng. Ascr # 18 là pheromone ascaroside được nhiều loài giun tròn sống trong đất sinh ra phục vụ các chuyển đổi sinh hóa.
Các nhà nghiên cứu đã xử lý cây đậu nành (Glycine max), gạo (Oryza sativa), lúa mì (Triticum aestivum) và ngô (Zea mays) với một lượng nhỏ ascr # 18, sau đó lây nhiễm cho cây bằng virus, vi khuẩn, nấm hoặc oocmycete. Khi được kiểm tra vài ngày sau đó, những cây được xử lý ascr # 18 có khả năng kháng các mầm bệnh cao hơn đáng kể so với những cây không được xử lý.
Schroeder nói: "Rễ cây liên tục tiếp xúc với giun tròn trong đất và thực vật đã tiến hóa để cảm nhận sâu bệnh, làm suy yếu hệ thống miễn dịch của chúng khi dự đoán sẽ bị tấn công".
Do chỉ tăng cường hệ thống miễn dịch của thực vật, thay vì tiêu diệt sâu bệnh và mầm bệnh, nên ascaroside không phải là thuốc trừ sâu. Do đó, chúng an toàn hơn nhiều so với các biện pháp kiểm soát dịch hại và mầm bệnh hiện nay.
"Ascarosides là các hợp chất tự nhiên, an toàn cho thực vật, động vật, con người và môi trường", Klessig nói. "Nó có thể bảo vệ cho thực vật nhưng vẫn thân thiện với môi trường, hơn hẳn việc chống lại sâu bệnh và mầm bệnh như hiện nay."
Trong nghiên cứu trước đây, Klessig và Schroeder đã cho thấy rằng ascr # 18 và các ascaroside khác giúp tăng sức đề kháng chống lại sâu bệnh và mầm bệnh trong cà chua, khoai tây, lúa mạch và Arabidopsis.
Klessig nói: "Mở rộng ứng dụng sang các loại cây trồng chính và tập trung vào các mầm bệnh quan trọng nhất của chúng, nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của ascaroside trong việc gia tăng sản lượng nông nghiệp trên toàn thế giới".
Gạo là loại thực phẩm quan trọng nhất của thế giới (gần một nửa dân số toàn cầu sử dụng). Ascr # 18 cho phép chống lại vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae, vốn gây thiệt hại 10-50% năng suất lúa ở các nước châu Á. Gần với gạo là lúa mì, ascr # 18 đã giúp nó chống lại Zymoseptoria tritici, một loại nấm gây bệnh trên lá nghiêm trọng nhất của cây trồng.
Bắp là loài ngũ cốc rất quan trọng, được trồng nhiều nhất trên khắp châu Mỹ, dùng để làm thực phẩm, nhiên liệu sinh học và thức ăn chăn nuôi. Ascr # 18 giúp bảo vệ chống lại heterostrophus, một loại nấm gây bệnh bạc lá. Đậu nành vốn giàu protein, giàu dầu, được sử dụng làm nguồn thức ăn cho người và động vật được Ascr # 18 bảo vệ chống lại Phytophthora sojae, một loại oomycete có thể làm chết cây khi bị nhiễm bệnh trong nhiều ngày, cũng như các loại mầm bệnh do vi khuẩn Pseudomonas syringae pv glycinea và virus khảm.
Nồng độ ascaroside chỉ cần rất nhỏ cũng đủ để giúp cây kháng lại mầm bệnh. Và, nồng độ tối ưu tùy theo từng loài thực vật, chứ không phải tác nhân gây bệnh. Điều này liên quan đến thụ thể của tế bào thực vật trong ascr # 18. Các loài thực vật khác nhau có thể biểu hiện số lượng thụ thể ascr # 18 khác nhau; các thụ thể có ái lực khác nhau đối với ascaroside. Sự khác biệt này tác động đến lượng ascr # 18 cần thiết để kích hoạt hệ thống miễn dịch của cây.