Một nhà nghiên cứu ở Cornell đã hoàn thành chương trình kéo dài hàng thập kỷ để phát triển các giống cà chua mới có khả năng kháng sâu bệnh một cách tự nhiên và hạn chế sự lây truyền bệnh do virus qua côn trùng.
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 dây chuyền nghiên cứu cà chua kháng côn trùng ban đầu tại hệ thống nguồn gen của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Trung tâm Tài nguyên Di truyền Cà chua tại Đại học California-Davis. sẵn sàng cho bất cứ ai tiếp cận 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 được cung cấp cho bất kỳ công ty hạt giống quan tâm nào, những công ty này có thể nhân giống các tính trạng kháng sâu bệnh thành các giống thương mại. Việc nhân giống các giống mới có thể khiến các công ty hạt giống phải mất tới XNUMX năm trước khi họ bắt đầu bán các giống kháng côn trùng mới.
Đối với người trồng, những lợi ích này sẽ giúp giảm mất mùa và hư hại trái cây, đồng thời loại bỏ hoặc giảm việc 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 ra những giọt hợp chất đường, gọi là acylsugars, có tác dụng xua đuổi côn trùng. Bằng cách này, cây có thể ngăn chặn nhiều loại côn trùng một cách an toàn và tự nhiên, ngăn chúng ăn, ăn lá và truyền vi rút hoặc đẻ trứng, nơi ấu trùng có thể gây hại cho cây.
Mutschler-Chu, giáo sư danh dự tại Trường Khoa học Thực vật Tích hợp, Bộ phận Nhân giống và Di truyền Thực vật, cho biết: “Các dòng mới kết hợp cây và quả có chất lượng tốt hơn với hàm lượng acylsugar cao, một sự kết hợp mà các công ty hạt giống cần chuyển đặc điểm acylsugar vào các giống thương mại”. , một phần của Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống.
Trong các thử nghiệm thực địa và trong phòng thí nghiệm đối với 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 Tennessee Tech University) đã phát hiện ra rằng mức độ và dạng acylsugars thích hợp có thể kiểm soát bọ trĩ hoa phương tây lây lan bệnh héo đốm Virusvà bọ phấn trắng khoai lang truyền virus xoăn lá vàng. Kết quả là, có ít thực vật bị nhiễm những căn bệnh tàn phá này hơn đáng kể và, trong thử nghiệm thực địa, những ca nhiễm trùng đó xảy ra vào cuối mùa giải.
Mutschler-Chu cho biết: “Để kiểm soát vi rút tốt nhất, tôi đã đề xuất các công ty hạt giống sử dụng phương pháp hai lớp: tạo ra các giống lai có cả đặc điểm acylsugar và gen kháng vi rút tiêu chuẩn”. Nếu côn trùng có thể lây nhiễm vi-rút cho cây bất chấp acylsugars, thì các gen kháng vi-rút sẽ cung cấp thêm sự bảo vệ.
Mutschler-Chu cho biết: “Đó là một hệ thống sẽ bảo vệ tiện ích gen kháng vi-rút vì nếu có ít vi-rút xâm nhập vào cây trồng hơn thì khả năng vi-rút sẽ có đột biến ngẫu nhiên tạo ra một chủng vượt qua khả năng kháng thuốc cũng sẽ giảm xuống”. Tương tự, vì acylsugars không độc hại và không tiêu diệt côn trùng nên áp lực chọn lọc để côn trùng trở nên có khả năng chịu đựng kém hơn, do đó chúng thích nghi chậm hơn với thuốc chống côn trùng.
Các dòng ưu tú mới, sắp được cung cấp cho các công ty hạt giống, đã có hầu hết các gen hoang dã từ S. pennellii giúp loại bỏ các đặc điểm nông học không mong muốn 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 đặc điểm tiêu cực như cành thừa, quả nhỏ và mùi vị kém. Trong khi các dòng nghiên cứu ban đầu chứa khoảng 12% DNA S. pennellii hoang dã, thì các dòng mới nhất có chứa khoảng 2.5% DNA hoang dã.
Theo nghĩa rộng hơn, công trình này 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 nhằm nhân giống các tính trạng vào các giống thương mại của họ, nhưng họ sẽ cần phải xin giấy phép với Trung tâm Cấp phép Công nghệ của Cornell trước khi có thể bán hạt giống.