Ngăn chặn thực vật truyền virus cho thế hệ sau của chúng

Ngăn chặn thực vật truyền virus cho thế hệ sau của chúng

Các nhà khoa học đã tìm hiểu cách thực vật ngăn chặn virus truyền sang thế hệ sau của chúng, một phát hiện có thể đảm bảo cây trồng khỏe mạnh hơn. Phát hiện này cũng có thể giúp giảm sự lây truyền bệnh tật từ mẹ sang con ở con người.

 

Virus thực vật thường có thể lây lan từ nước này sang nước khác thông qua việc buôn bán hạt giống. Do đó, việc lây truyền bệnh từ cha mẹ sang con cái là mối quan tâm toàn cầu.

 

“Virus có thể ẩn náu trong hạt giống trong nhiều năm, khiến đây trở thành một trong những vấn đề quan trọng nhất trong nông nghiệp”, giáo sư danh dự Shou-Wei Ding thuộc Khoa Vi sinh và Bệnh học thực vật của UC Riverside đã cho biết. Ding là tác giả của một bài báo mới về khám phá này trên tạp chí Cell Host & Microbe.

 

Khi một cây mẹ có virus tạo ra, ví dụ, 100 hạt, chỉ có từ 0-5% cây con có khả năng bị nhiễm bệnh. Trong một thế kỷ, các nhà khoa học đã tự hỏi làm thế nào các cây mẹ có thể ngăn chặn virus lây lan sang tất cả hoặc hầu hết các cây non.

 

Nhóm do UCR dẫn đầu muốn giải quyết bí ẩn này bằng cách xác định chính xác con đường miễn dịch ngăn ngừa sự lây truyền virus từ cha mẹ sang con, còn được gọi là lây truyền theo chiều dọc. Nhóm đã thành công. Chiến lược họ sử dụng và con đường họ xác định đã được được trình bày chi tiết trong bài báo.

 

Hàng trăm giống cây Arabidopsis, một loại cây nhỏ trong họ cải, đã được tiêm chủng virus khảm dưa chuột. Mặc dù có tên như vậy, nhưng loại virus này có thể lây nhiễm cho hơn 1.000 loài thực vật và gây ra các đốm hình vòng, vàng và xuất hiện các hoa văn trên bề mặt lá và quả. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã phân tích các loại cây để tìm hiểu gen nào khiến chúng và thế hệ con cháu của chúng có khả năng kháng virus tốt hơn.

 

Hai gen, cả hai đều chỉ được biết là có chức năng trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển hạt, dường như là quan trọng nhất cho mục đích này. Những gen này hoạt động theo cái gọi là con đường giao thoa RNA.

 

Thông tin di truyền trong tế bào được chuyển đổi từ DNA thành RNA, rồi thành protein. Đôi khi, RNA mạch kép được cắt thành các đoạn nhỏ hơn gọi là RNA giao thoa nhỏ, hay siRNA. Các đoạn này được sử dụng để ngăn chặn quá trình sản xuất protein, một số trong đó có thể đến từ virus xâm nhập.

 

“Nhiều sinh vật sản xuất siRNA để kiểm soát và ức chế nhiễm trùng do virus”, Ding đã giải thích. “Chúng tôi tin rằng lý do những cây này có thể ngăn ngừa nhiễm trùng hạt giống là vì con đường can thiệp RNA kháng virus hoạt động khi hạt giống đang phát triển bên trong cây mẹ”.

 

Để kiểm tra giả thuyết của họ, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các cây đột biến trong đó hai gen can thiệp RNA chính đã bị xóa. Các gen này tạo ra các enzyme có tên là dicer-like 2 và dicer-like 4.

 

“Nếu không có hai enzyme này, cây không thể tạo ra siRNA để ức chế nhiễm trùng do virus. Và nếu không có siRNA, các con đường miễn dịch chống virus sẽ không hoạt động”, Ding đã cho biết.

 

Các cây đột biến đều phát triển và tạo ra hạt giống bình thường. Tuy nhiên, khi những cây thiếu hai loại enzyme này bị nhiễm virus khảm dưa chuột, chúng phát triển các triệu chứng rất nghiêm trọng. Chúng tạo ra ít hạt hơn và quan trọng hơn là tỷ lệ truyền sang hạt giống tăng gấp mười lần. Có tới 40% cây con mới bị nhiễm bệnh.

 

“Chúng tôi thực sự phấn khích với kết quả này”, Ding đã cho biết. “Đây là lần đầu tiên có người chứng kiến ​​sự thay đổi lớn này trong quá trình truyền hạt giống sau khi một con đường miễn dịch bị loại bỏ”.

 

Câu hỏi tiếp theo mà các nhà nghiên cứu đặt ra để trả lời là làm thế nào, mặc dù có sự ức chế miễn dịch mạnh mẽ ở những cây không đột biến, virus vẫn có thể lây nhiễm cho một tỷ lệ nhỏ hạt giống? Họ biết rằng đó là do virus biểu hiện một loại protein để chặn con đường giao thoa RNA ở cây mẹ.

 

Tiến về phía trước, nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm xem liệu họ có thể làm giảm thêm tỷ lệ lây truyền virus bằng cách tăng cường con đường miễn dịch mà họ xác định được trong hạt giống hay không.

 

Vì con đường này được bảo tồn rộng rãi trên nhiều loại sinh vật, bao gồm động vật không xương sống, nấm và động vật có vú, nên khám phá này có thể có ý nghĩa rộng rãi đối với việc phòng ngừa bệnh tật ở động vật cũng như ở người.

 

Đỗ Thị Nhạn theo UC Riverside