Một nhà nghiên cứu của Đại học Cornell đã hoàn thành một chương trình kéo dài hàng thập kỷ nhằm phát triển các giống cà chua mới có khả năng kháng sâu bệnh một cách tự nhiên và hạn chế sự truyền bệnh vi-rút do côn trùng gây ra.
Martha Mutschler-Chu, một nhà nhân giống cây trồng và nhà di truyền học, người đứng đầu chương trình, gần đây đã ký gửi một bộ ban đầu các dòng nghiên cứu cà chua kháng côn trùng vào hệ thống tế bào mầm của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Trung tâm Tài nguyên Di truyền Cà chua tại Đại học California-Davis, nơi sẽ có sẵn cho bất cứ ai truy cập các nhà máy để nghiên cứu.
Mùa xuân này, Mutschler-Chu sẽ hoàn thành việc phát triển một bộ 20 dòng ưu tú mới, sau đó sẽ cung cấp cho bất kỳ công ty hạt giống nào quan tâm, công ty này có thể lai tạo các đặc điểm kháng sâu bệnh thành các giống thương mại. Việc nhân giống các giống mới có thể khiến các công ty hạt giống mất tới XNUMX năm trước khi họ bắt đầu bán các giống kháng côn trùng mới.
Đối với người trồng trọt, những lợi ích này sẽ giúp giảm mất mùa và hư hại trái cây, đồng thời loại bỏ hoặc giảm sử dụng thuốc trừ sâu và bảo vệ môi trường.
Khả năng kháng sâu bệnh ở những quả cà chua này được điều chỉnh từ một loại cà chua dại có nguồn gốc từ Peru, Solanum pennellii. Cà chua Andean có những sợi lông nhỏ gọi là trichomes bài tiết những giọt hợp chất đường, được gọi là acylsugar, có tác dụng xua đuổi côn trùng. Bằng cách này, thực vật ngăn chặn nhiều loại côn trùng một cách an toàn và tự nhiên, ngăn không cho chúng ăn, ăn lá và truyền vi-rút hoặc đẻ trứng, nơi ấu trùng có thể gây hại cho thực vật.
Mutschler-Chu, giáo sư danh dự tại Khoa Khoa học Thực vật Tích hợp, Nhân giống Thực vật và Di truyền học cho biết: “Các dòng mới kết hợp các loại cây và quả có chất lượng tốt hơn với hàm lượng acylsugar cao, các công ty hạt giống kết hợp cần truyền đặc tính acylsugar vào các giống thương mại”. , một phần của Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống.
Trong các thử nghiệm tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm của các dòng nghiên cứu ban đầu, các nhà khoa học thực vật từ Cornell và bảy đối tác đại học khác (Đại học bang North Carolina; Đại học Georgia, Đại học Clemson; Đại học Florida; Đại học California, Davis; Đại học California, Riverside; và Đại học Công nghệ Tennessee) đã phát hiện ra rằng mức độ và dạng acylsugar thích hợp đã kiểm soát bọ trĩ hoa phương Tây làm lây lan bệnh héo đốm Virus, và bọ phấn trắng hại khoai lang truyền bệnh vàng lá xoăn lá. Kết quả là, số lượng thực vật bị nhiễm những căn bệnh tàn phá này ít hơn đáng kể và trong thử nghiệm thực địa, những bệnh nhiễm trùng đó xảy ra vào cuối mùa.
Mutschler-Chu cho biết: “Để kiểm soát vi rút tốt nhất, tôi đã đề nghị các công ty hạt giống sử dụng phương pháp tiếp cận hai lớp: tạo ra các giống lai có cả tính trạng acylsugar và gen kháng vi rút tiêu chuẩn. Nếu côn trùng tìm cách lây nhiễm vi-rút cho cây bất chấp các acylsugar, thì các gen kháng vi-rút sẽ cung cấp sự bảo vệ bổ sung.
Mutschler-Chu cho biết: “Đó là một hệ thống sẽ bảo vệ tiện ích của gen kháng vi-rút bởi vì nếu có ít vi-rút xâm nhập vào cây trồng hơn, khả năng vi-rút sẽ có một đột biến ngẫu nhiên tạo ra một chủng vượt qua tính kháng cũng giảm xuống”. Tương tự như vậy, vì đường acyl không độc và không giết chết côn trùng, nên sẽ có ít áp lực chọn lọc hơn để bản thân côn trùng trở nên khoan dung hơn, vì vậy chúng thích nghi chậm hơn với chất xua đuổi.
Các dòng ưu tú mới, sắp được cung cấp cho các công ty hạt giống, đã loại bỏ hầu hết các gen hoang dã từ S. pennellii thúc đẩy các tính trạng không mong muốn về mặt nông học khỏi bộ gen của chúng. Mutschler-Chu giữ lại các gen acylsugar quan trọng trong khi loại bỏ nhiều gen hoang dã khác gây ra các tính trạng tiêu cực như cành thừa, quả nhỏ và mùi vị không ngon. Trong khi các dòng nghiên cứu ban đầu chứa khoảng 12% DNA hoang dã của S. pennellii, các dòng mới nhất chỉ còn khoảng 2.5% DNA hoang dã.
Nói một cách rộng hơn, công trình thực tế chứng minh một quy trình kết hợp một đặc điểm có giá trị, dựa trên một hợp chất tự nhiên an toàn, được kiểm soát bởi nhiều gen và có hiệu quả chống lại virus và nhiều loài gây hại, một chiến lược cũng có thể mang lại lợi ích cho các loại cây trồng khác, Mutschler-Chu cho biết.
Mặc dù các dòng ưu tú sẽ được phát hành không độc quyền cho bất kỳ công ty hạt giống nào để lai tạo các tính trạng thành giống thương mại của họ, nhưng họ sẽ cần xin giấy phép với Trung tâm Cấp phép Công nghệ của Cornell trước khi có thể bán hạt giống.
