Mở khóa khả năng phòng vệ của cây bạch đàn cho các đồn điền bền vững

Chèo Bẻo

02-04-2025

The entire Bird Village looked at the evidence in Hawk’s hand. Indeed, a piece of paper with a few words written very clearly: “Arrest Warrant” and a picture of Kingfisher. 
The whole Bird Village was shocked, and no one doubted anymore. It was an arrest warrant; it was Kingfisher’s portrait... The anger, resentment, hatred, and fear of the Bird Village rose to a climax.

Trích “Fragile Pride”; Wild Wise Weird [1]

Khi nhu cầu gỗ toàn cầu tiếp tục tăng, các loài cây bạch đàn (Eucalyptus) đã trở thành nền tảng của ngành lâm nghiệp thương mại, được ưa chuộng vì tốc độ tăng trưởng nhanh và khả năng thích ứng với nhiều điều kiện môi trường khác nhau [2].

Tuy nhiên, việc mở rộng các đồn điền bạch đàn – đặc biệt là bên ngoài môi trường sống bản địa của chúng – đã đi kèm với sự gia tăng tính dễ bị tổn thương đối với các loài nấm gây bệnh trên lá (foliar fungal pathogens). Những tác nhân gây bệnh này, tấn công lá và chồi, gây ra mối đe dọa đáng kể đối với sức khỏe cây trồng, năng suất và tính bền vững lâu dài của các đồn điền [3,4].

Để đối phó với mối lo ngại ngày càng tăng này, Solís và cộng sự [5] đã trình bày một bài tổng quan toàn diện tổng hợp hàng thập kỷ nghiên cứu về các cơ chế phòng vệ mà cây bạch đàn sử dụng để chống lại các bệnh nhiễm nấm trên lá. Các loài nấm gây bệnh đáng chú ý như Austropuccinia psidii (gây bệnh rỉ sắt Myrtle) và Calonectria pseudoreteaudii (gây bệnh cháy lá) được nhấn mạnh về khả năng gây rụng lá nghiêm trọng, chết chồi và giảm đáng kể sản lượng gỗ – đặc biệt ở những cây non hoặc cây bị căng thẳng do môi trường.

Để chống lại những mối đe dọa này, cây bạch đàn dựa vào một hệ thống miễn dịch phức tạp, đa lớp. Hàng rào phòng thủ đầu tiên bao gồm các rào cản vật lý và hóa học, bao gồm lớp biểu bì dày (thick cuticles), lớp sáp biểu bì (epicuticular waxes) và cấu trúc lá đặc biệt giúp cản trở sự xâm nhập của mầm bệnh.

Ngoài ra, các hợp chất hóa học có sẵn như tinh dầu (essential oils) và các chất chuyển hóa phenolic (phenolic metabolites) có thể ức chế sự phát triển của nấm trên bề mặt lá.

Nếu những hàng rào ban đầu này bị tổn thương, cây bạch đàn sẽ khởi động các phản ứng phòng vệ bên trong phức tạp hơn: Miễn dịch được kích hoạt bởi các kiểu mẫu (pattern-triggered immunity - PTI): Phát hiện các dấu hiệu phân tử được bảo tồn của mầm bệnh bằng cách sử dụng các thụ thể trên bề mặt. Miễn dịch được kích hoạt bởi các yếu tố gây bệnh (effector-triggered immunity - ETI): Nhận diện các phân tử đặc hiệu có nguồn gốc từ mầm bệnh (effectors) bên trong tế bào chủ, cho phép phản ứng phòng vệ có mục tiêu.

Tín hiệu trung gian bởi phytohormone (phytohormone-mediated signaling): Huy động các phân tử tín hiệu như axit salicylic (salicylic acid), axit jasmonic (jasmonic acid) và ethylene để phối hợp các phản ứng phòng vệ, được điều chỉnh tùy theo lối sống của mầm bệnh – hoại sinh (biotrophic - ăn tế bào sống) hoặc gây hoại tử (necrotrophic - ăn mô chết).

Một số gen liên quan đến phòng vệ ở cây bạch đàn, chẳng hạn như các gen mã hóa kinase thụ thể giàu leucine lặp lại (leucine-rich repeat receptor-like kinases - LRR-RLKs) và các yếu tố phiên mã WRKY (WRKY transcription factors), đã được chứng minh là có liên quan đến khả năng kháng các loài nấm gây bệnh trên lá.

Tuy nhiên, khả năng thích ứng tiến hóa của mầm bệnh cho phép chúng nhanh chóng vượt qua các cơ chế kháng bệnh đơn gen, khiến các biện pháp phòng vệ này có khả năng chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Do đó, các chiến lược quản lý dịch bệnh trong tương lai phải ưu tiên khả năng kháng bệnh định lượng (quantitative disease resistance) – một phương pháp đa gen mang lại sự bảo vệ bền vững và mạnh mẽ hơn.

Song song đó, các công nghệ sinh học mới nổi, bao gồm can thiệp RNA (RNA interference) và chỉnh sửa gen dựa trên CRISPR (CRISPR-based gene editing), mang đến những hướng đi đầy hứa hẹn để tăng cường các đặc điểm kháng bệnh một cách chính xác và bền vững [5].

Sự tương tác giữa cây bạch đàn và các loài nấm gây bệnh của nó không chỉ phản ánh một cuộc cạnh tranh sinh học – mà còn phản ánh sự tương tác phức tạp và thường bấp bênh giữa sự thay đổi môi trường do con người gây ra và các phản ứng thích ứng của các hệ thống tự nhiên [6].

Đảm bảo tính bền vững lâu dài của ngành lâm nghiệp đồn điền đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc hơn về hệ thống miễn dịch của thực vật và cam kết triển khai các chiến lược nhân giống đa dạng, có tầm nhìn xa, có khả năng chống chịu với các loài mầm bệnh đang tiến hóa và đáp ứng với thực tế của một khí hậu đang thay đổi.

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/

[2] Lock P, et al. (2021). Global outlook for wood markets to 2030: Projections of future production, consumption and trade balance. Australian Bureau of Agricultural and Resource Economics and Sciences. https://doi.org/10.25814/76wa-v824

[3] Wingfield MJ, et al. (2008). Eucalypt pests and diseases: growing threats to plantation productivity. Southern Forests: a Journal of Forest Science, 70(2), 139-144. https://doi.org/10.2989/SOUTH.FOR.2008.70.2.9.537

[4] Burgess TI, Wingfield MJ (2017). Pathogens on the move: a 100-Year global experiment with planted eucalypts. Bioscience. 67, 14-25. https://doi.org/10.1093/biosci/biw146

[5] Solís M, et al. (2025). Enhancing plantation forest sustainability: A review of Eucalyptus defence mechanisms to foliar fungal pathogens. Current Forestry Reports, 11, 13. https://doi.org/10.1007/s40725-024-00243-3

[6] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267