Tuyến trùng nang đạu tương là loài ký sinh đặc biệt nguy hại đối với nông nghiệp

Các nhà khoa học tại Đại học Illinois Urbana Champaign vừa công bố bản đồ pangenome đầu tiên của tuyến trùng nang đậu tương Heterodera glycines, một trong những dịch hại nguy hiểm nhất đối với cây đậu tương trên thế giới. Công trình được kỳ vọng mở ra hướng mới trong việc phát triển giống kháng bệnh và cải thiện chiến lược quản lý dịch hại trong nông nghiệp. Tuyến trùng nang đậu tương là loài ký sinh tấn công hệ rễ cây, gây suy giảm sinh trưởng và năng suất cây trồng. Theo các nghiên cứu, dịch hại này gây thiệt hại khoảng 1,5 tỷ USD mỗi năm đối với ngành sản xuất đậu tương tại Mỹ, trở thành mối đe dọa kinh tế lớn nhất đối với loại cây trồng này.

Trong nhiều thập kỷ, giải pháp chính để kiểm soát tuyến trùng là sử dụng các giống đậu tương có gen kháng bệnh. Tuy nhiên, nhiều quần thể tuyến trùng đã tiến hóa và thích nghi, khiến hiệu quả của các giống kháng bệnh giảm dần theo thời gian. Để hiểu rõ hơn cơ chế thích nghi của dịch hại, nhóm nghiên cứu đã xây dựng pangenome, một dạng bản đồ bộ gen tổng hợp phản ánh toàn bộ sự đa dạng di truyền của một loài thay vì chỉ dựa vào một bộ gen tham chiếu duy nhất. Phương pháp này cho phép các nhà khoa học phân tích chi tiết sự biến đổi gen giữa các quần thể dịch hại. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã giải trình tự bộ gen của 9 quần thể tuyến trùng nang đậu tương khác nhau, mỗi quần thể gồm hàng nghìn cá thể và đại diện cho nhiều kiểu độc lực khác nhau. Kết quả cho thấy mức độ đa dạng di truyền của loài dịch hại này rất cao, với nhiều gen chỉ xuất hiện ở một số quần thể nhất định.

Sự đa dạng di truyền này giải thích vì sao tuyến trùng có thể nhanh chóng thích nghi với các giống đậu tương kháng bệnh. Khi gặp giống cây kháng, các cá thể tuyến trùng có thể kích hoạt các gen độc lực khác nhau để tiếp tục sinh sản và duy trì quần thể trong đất. Ngoài ra, nghiên cứu còn mở ra khả năng phát triển các công cụ chẩn đoán dịch hại chính xác hơn. Trong tương lai, nông dân có thể xác định loại quần thể tuyến trùng trong ruộng và lựa chọn giống đậu tương kháng phù hợp với từng khu vực sản xuất.

Theo các nhà khoa học, dữ liệu pangenome cũng có thể hỗ trợ việc phát triển các chiến lược kiểm soát sinh học hoặc can thiệp di truyền nhằm giảm khả năng sinh sản của tuyến trùng, qua đó hạn chế thiệt hại năng suất. Đậu tương là một trong những cây trồng quan trọng đối với an ninh lương thực và ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi toàn cầu. Vì vậy, việc hiểu rõ cơ chế tiến hóa của các dịch hại nguy hiểm như tuyến trùng nang đậu tương được xem là bước quan trọng để bảo vệ năng suất và đảm bảo tính bền vững của hệ thống sản xuất nông nghiệp.