Nghiên cứu cho thấy xử lý sắt giúp tăng cường hệ thống miễn dịch của cây lúa

Nghiên cứu cho thấy xử lý sắt giúp tăng cường hệ thống miễn dịch của cây lúa

Gạo (Oryza sativa L.) là loại ngũ cốc được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới cho con người và được sản xuất đứng thứ hai sau ngô. Tuy nhiên, sản xuất lúa gạo đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi bệnh đạo ôn, một loại bệnh nấm đã được báo cáo ở hơn 80 quốc gia trên tất cả các châu lục, ở hầu hết các vùng trồng trọt sản xuất lúa gạo ở Tây Ban Nha (Andalusia, Extremadura, Catalonia, Valencia, v.v.

 

Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Rice do Blanca San Segundo đứng đầu hội đồng nghiên cứu Tây Ba Nha (CSIC) tại  Trung Tâm Nghiên Cứu Hệ Gen Nông Nghiệp (CRAG) đã tiết lộ việc phát hiện cây lúa có hàm lượng sắt cao vừa phải sẽ làm tăng khả năng chống lại nấm gây bệnh (bệnh đạo ôn), tác nhân gây ra bệnh đạo ôn bệnh phổ biến nhất trên cây trồng và là nguyên nhân gây thiệt hại lớn về sản lượng trên toàn thế giới.

 

Sắt là chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Mặc dù trong đất nông nghiệp có chứa nhiều sắt nhưng khả năng cung cấp cho cây trồng có thể thấp. Tùy thuộc vào đặc điểm của đất, sắt được tìm thấy ở dạng không hòa tan hoặc hòa tan do đó cây trồng có thể hấp thụ sắt hiệu quả hơn hoặc ít hơn. Ngoài ra, sự thiếu hụt hay dư thừa sắt đều có thể độc hại đối với cây trồng. Do đó việc kiểm soát chính xác hàm lượng sắt cũng như sinh khả dụng rất quan trọng đối với sự tăng trưởng và năng suất của cây trồng.

 

Sử dụng các phương pháp giải trình tự RNA cho phép phân tích mức độ biểu hiện của các gen khác nhau. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự kích hoạt của một số gen liên quan đến khả năng phòng vệ của cây lúa khi được xử lý bổ sung thêm lượng sắt trong một thời gian ngắn. Ngoài ra sự hiện diện của sắt làm tăng biểu hiện của các gen liên quan đến việc tạo ra phytoalexin. Các phân tử có hoạt tính kháng nấm có khả năng ức chế sự phát triển của bênh đạo ôn vì vậy có thể chứng minh bổ sung sắt vừa phải sẽ kích hoạt hệ thống miễn dịch bẩm sinh của cây lúa.

 

Công trình này tiết lộ trong điều kiện lây nhiễm trên lá của cây lúa được xử lý sắt, sự tích tụ của cả hai loại oxy phản ứng (ROS) được quan sát thấy ở các vùng cụ thể tương ứng với các điểm xâm nhập của mầm bệnh và cục bộ của lá bị nhiễm bệnh. Điều này kích hoạt quá trình chết tế bào trong thực vật, được gọi là bệnh ferroptosis làm hạn chế sự phát triển của nấm trong mô bị nhiễm bệnh do đó sự lây nhiễm được kiểm soát bởi chính cây trồng.

 

Phản ứng tự sát của tế bào đã được mô tả ở các giống lúa kháng nhiễm M. oryzae (tương tác không tương thích). Tuy nhiên đây là lần đầu tiên phản ứng này được quan sát thấy ở những cây lúa dễ bị nhiễm loại nấm này. Blanca San Segundo, nhà nghiên cứu đứng đầu của nghiên cứu cho biết: “Đây là kết quả của quá trình xử lý sắt. Sắt có chức năng tăng cường phản ứng miễn dịch ở cây lúa”.

 

Trước đó, các nghiên cứu của nhóm đã chỉ ra rằng các chất dinh dưỡng có thể đóng một vai trò quan trọng trong khả năng kháng hoặc tính nhạy cảm với sự lây nhiễm của loại nấm này. Cũng chính nhóm nghiên cứu này đã công bố vào năm 2020 rằng lượng phân lân dư thừa do sử dụng quá nhiều phân lân có tác dụng ngược lại vì nó khiến lúa dễ bị nhiễm loại nấm tương tự hơn.

 

Hiểu biết về mối liên quan giữa việc cung cấp chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng và vi lượng) với phản ứng phòng vệ của cây chống lại tác nhân gây bệnh có thể rất hữu ích khi thiết kế các chiến lược bảo vệ mới chống lại bệnh đạo ôn do đó giảm thiểu thiệt hại về kinh tế. Ngoài ra, kiến ​​thức này sẽ góp phần thiết lập các phương pháp trồng lúa bền vững hơn bằng cách giảm sử dụng hóa chất nông nghiệp (phân bón và thuốc trừ sâu).