Thực vật đang bị tấn công bởi nhiều loài côn trùng. Chúng có cơ chế phòng vệ để đối phó với điều này, bao gồm hóa chất hoặc lá cứng hơn. Nhưng bây giờ người ta thấy rằng khi cây mù tạt đen hoang dã tự vệ trước kẻ thù ban đầu, chúng đã đoán trước được nhu cầu sau này phải chống lại những kẻ thù khác. Trên thực tế, họ thậm chí còn chuẩn bị cho chuỗi những kẻ tấn công có khả năng xảy ra nhất. Nghiên cứu đáng chú ý này hiện đã được công bố trên tạp chí khoa học nổi tiếng Nature Plants.
Bài báo dựa trên nghiên cứu tiến sĩ được thực hiện bởi Daan Mertens và Maite Fernandéz de Bobadilla, làm việc trong nhóm do Erik Poelman, phó giáo sư tại Phòng thí nghiệm Côn trùng học tại Đại học & Nghiên cứu Wageningen đứng đầu.
Poelman nói: “Chúng tôi đang ngày càng hướng tới các hình thức nông nghiệp và làm vườn bền vững, bao gồm giảm mạnh việc sử dụng thuốc trừ sâu. “Đối với những người nông dân trồng trọt, điều đó có nghĩa là phải đối phó với nhiều loại côn trùng tấn công cây trồng của họ. Các nhà lai tạo thực vật thường tập trung vào khả năng chống lại các loại côn trùng gây hại nhất, trong khi thuốc trừ sâu phổ rộng được sử dụng để đối phó với các loài ăn thực vật khác. Bây giờ chúng ta phải thay đổi cách tiếp cận của mình và làm như vậy chúng tôi có thể học hỏi từ các loài thực vật hoang dã và cách chúng đối phó với sự đa dạng của các loài côn trùng”.
Mertens giải thích rằng đây là một sự chuyển hướng đáng kể. “Trước đây, tập trung vào việc nhân giống cây trồng để đối phó với một vấn đề côn trùng cụ thể. Giờ đây, việc nhân giống cây trồng phải tạo ra những loại cây trồng có khả năng phòng thủ linh hoạt và có thể đối phó với mọi loại kẻ thù. Đó là về việc hướng tới cách tiếp cận hệ thống”.
Phản ứng cụ thể cho từng kẻ thù
Thực vật không bao giờ có thể chắc chắn liệu chúng có bị tấn công hay không. Hầu hết các loài giải quyết sự không chắc chắn này bằng cách chỉ đầu tư đầy đủ vào việc phòng thủ (chẳng hạn như sản xuất hóa chất phòng vệ) khi chúng thực sự bị tấn công. Điều này có nghĩa là khi không có côn trùng ăn lá, thực vật có thể đầu tư đầy đủ các nguồn lực (sản phẩm của quá trình quang hợp như đường và tinh bột) vào quá trình sinh trưởng và sinh sản của chúng.
Mertens nói: “Thực vật có cảm giác khá cụ thể về việc côn trùng đang tấn công chúng. “Họ nhận thấy sự tấn công của côn trùng từ cách các tế bào bị tổn thương, các hợp chất sau đó được giải phóng và đặc điểm của nước bọt của côn trùng. Họ có thể giải thích những tín hiệu đó để xây dựng một hệ thống phòng thủ có mục tiêu”.
Tuy nhiên, các biện pháp phòng thủ nhắm vào một loài côn trùng có thể không hiệu quả trước sự tấn công của các loài côn trùng khác.
Một vấn đề phức tạp khác là phản ứng cụ thể của thực vật đối với rệp, chẳng hạn, có thể làm giảm sức đề kháng của nó đối với các loài bướm đêm. Điều này là do thực vật có nhiều cơ chế để phát triển các loại phòng thủ khác nhau. Các cơ chế này được kích hoạt bởi các hormone thực vật có thể tương tác khi điều chỉnh phản ứng phòng vệ.
Quản lý rủi ro
Vậy làm thế nào mà một loài thực vật hoang dã, với lũ côn trùng vây quanh nó theo đúng nghĩa đen, vẫn có thể chăm sóc bản thân tốt đến vậy? Mertens nói: “Họ đã chuẩn bị sẵn sàng cho những con côn trùng gây hại đến theo một trình tự cụ thể. Đầu mùa, nó có thể là một loài rệp đặc biệt, và sau đó là một loài sâu bướm cụ thể. Họ tổ chức phòng thủ và đảm bảo rằng họ có thể đối phó với những loài côn trùng khác nhau này theo thời gian. Nó có vẻ giống như một hình thức quản lý rủi ro có ý thức, nhưng nó đã xuất hiện thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên. Họ có thể xử lý chuỗi sự kiện phổ biến nhất”.
Bằng một thử nghiệm lớn bất thường, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng đây thực sự là cách hoạt động của chiến lược của cây trồng. Họ đã quan sát cơ chế bảo vệ được mù tạt đen sử dụng bởi trên 90 tổ hợp côn trùng tấn công và liên kết những kết quả này với ba năm nghiên cứu về tần suất của các tương tác trên thực vật trong tự nhiên. Các thử nghiệm tương tự trong quá khứ được giới hạn cho năm tổ hợp.
Cách tiếp cận đầy tham vọng này đã dẫn đến những hiểu biết mới có giá trị. Poelman giải thích: “Chúng tôi đã liên kết sự hiểu biết của mình về sinh lý thực vật với sinh thái học. Ý tưởng cũ cho rằng côn trùng ăn nhựa cây sẽ kích hoạt phản ứng, sau đó làm giảm khả năng bảo vệ tiềm năng của thực vật chống lại sâu bướm hóa ra lại quá đơn giản. Công trình của chúng tôi xác nhận nghiên cứu về các phản ứng sinh lý của cây chống lại rệp và sâu bướm, nhưng cũng cho thấy rằng trong nhiều trường hợp, cây không trở nên nhạy cảm hơn với các loại côn trùng có cách ăn khác. Sự hiện diện của một tổ hợp hoặc chuỗi côn trùng cụ thể trong tự nhiên dường như là một yếu tố dự báo khả năng kháng thuốc tốt hơn so với các đặc tính của từng loài côn trùng riêng lẻ”.
Nghiên cứu này là một phần của chương trình Multiattack, do Liên minh Châu Âu tài trợ.
Nội dung từ: “Plants can prepare for insect attack sequence”. (Nguồn: Wageningen University & Research. 18/10/2021)
D.A.M
