Nấm: Loài có ích, loài gây hại và sự khác biệt ngẫu nhiên giữa chúng

Sự khác biệt về di truyền giữa hai loài nấm tương đồng này, một loài tạo ra sản phẩm thương mại QuornTM, một dạng sản phẩm thay thế thịt, và loài còn lại được xếp vào nhóm gây hại nghiêm trọng cho mùa màng, cho thấy những đặc điểm quan trọng quyết định sự khác biệt về cách sống của 2 loại nấm này.

Trong khi nhà sản xuất Quorn™ lên men chủng Fusarium venenatum để tạo thành bột mycoprotein cho con người sử dụng, thì nông dân lại cố gắng chống lại sự tàn phá mùa màng của Fusarium graminearum vì đây là tác nhân gây bệnh trên nhiều loại cây trồng và có thể đe dọa đến an ninh lương thực toàn cầu.

Các nhà nghiên cứu đã xác định rằng một vài khác biệt rõ rệt giữa cặp đôi nấm trên dường như biến F. graminearum trở thành nấm có hại và các đặc điểm này hứa hẹn là mục tiêu để kiểm soát dịch bệnh. Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí BMC Genomics bởi nhóm nghiên cứu đến từ Rothamsted Research.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng F. venenatum không chứa một số cụm gen sản xuất các hợp chất phụ, hoặc các hợp chất thứ cấp mà F. graminearum sản sinh ra trong suốt quá trình xâm nhiễm cây lúa mì.

Robert King, nhà sinh tin học chủ chốt của nhóm nghiên cứu tại Rothamsted cho biết: "Bằng cách sử dụng phần mềm máy tính được cải tiến, chúng tôi đã tăng cường khả năng tiên đoán về chức năng gen và cụm gen liên quan đến hợp chất thứ cấp ở cả hai loài nấm này đạt mức cao nhất từ trước đến nay trong nghiên cứu về nấm sợi".

Nhấn mạnh về tầm quan trọng của những phát hiện này, King lưu ý: "Tất cả những dữ liệu tiên tiến này đã được đưa lên ENSEMBL [cơ sở dữ liệu về bộ gen]. Trong tương lai gần, một chiến lược kiểm soát hiệu quả tác nhân gây bệnh nghiêm trọng cho ngũ cốc này hoàn toàn có thể được thiết lập."

Nhóm nghiên cứu cũng khẳng định sự khác biệt trong cách thức lai tạo chủng, đặc biệt là nấm gây bệnh có thể lai với chính nó, từ đó gây ảnh hưởng đến sự truyền gen giữa các thế hệ và cơ chế sửa chữa bộ gen; trong khi đó, nấm Quorn ™  thì không thể.

Và họ phát hiện ra rằng các khu vực quan trọng trong nhiễm sắc thể, các vùng trung đoạn, thường nhỏ hơn 25% ở nấm lành tính. Mặc dù chưa rõ lý do nhưng phát hiện này đã cung cấp "một gợi ý tuyệt vời cho các nghiên cứu tiếp theo", ông Kim Hammond-Kosack, nhà nghiên cứu bệnh học phân tử trên thực vật tại Rothamsted và là lãnh đạo nhóm nghiên cứu, lưu ý thêm.

Rob Johnson, nhà quản lý khoa học và chuyên gia lên men tại Quorn Foods cho biết: “Đây là một nghiên cứu quan trọng và hấp dẫn, đã chỉ ra những khác biệt giữa F. venenatum và tác nhân gây bệnh trên thực vật F. graminearum ở nhiều mức độ khác nhau. Mặc dù có mối quan hệ gần gũi về di truyền nhưng sự khác biệt trong cách sống của 2 loại nấm này được thể hiện rõ trên bộ gen của chúng. F. venenatum hoại sinh mang một loạt các gen liên quan đến việc phân hủy các chất hữu cơ; trong khi đó, F. graminearum chứa các gen đặc biệt liên quan đến các hợp chất thứ cấp và bản năng gây bệnh”.

Trong một nghiên cứu khác, cũng được cấp kinh phí bởi Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Sinh học và Công nghệ sinh học tại Rothamsted, nhóm nghiên cứu đã làm rõ hệ gen của F. Graminearum. Đây là một bộ gen tham khảo có chứa cấu trúc di truyền của tác nhân gây bệnh cũng như của các chủng khác nhau.

Hammond-Kosack cho biết: “Bây giờ chúng ta có thể xác định ngay lập tức những cụm gen mới được dự đoán liên quan đến hợp chất thứ cấp và các trình tự protein tiết được tìm thấy trong tất cả các chủng F. Graminearum gây bệnh”.

Các trình tự mục tiêu này giúp giảm thiểu rất nhiều số lượng các nghiên cứu về chức năng gen ở F. graminearum bằng kỹ thuật di truyền ngược để xác định các gen cần thiết cho khả năng gây bệnh của tác nhân này”.

Hammond-Kosack kết luận: “Khởi đầu từ những kiến thức cơ bản mới thu được ở những nghiên cứu này, một hệ thống bền vững từ phát hiện đến kiểm soát dịch bệnh đã bắt đầu hình thành”.

Nguồn: http://iasvn.org