Một loài côn trùng cần nhiều gene thực vật để tồn tại

Bọ phấn thuốc lá là loài côn trùng phá hoại vụ mùa ở vùng nhiệt đới và hạ nhiệt đới. Sau khi thực hiện nghiên cứu về hệ gene của nó, một nhà nghiên cứu ở INRAE và một nhà nghiên cứu ở CNRS đã nhận diện được 49 gene thực vật đã được truyền sang hệ gene của loài côn trùng này.

Có một số lượng lớn các gene đã được truyền đi giữa các loài thực vật và một loại côn trùng nhưng chưa từng được phát hiện trước đây. Những phát hiện này đã mở ra cánh cửa cho những nghiên cứu mới về mối quan hệ giữa các loài thực vật và côn trùng, qua đó có thể dẫn đến những đổi mới về phương pháp kiểm soát côn trùng và giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu.

Cuộc chiến giữa thực vật và các động vật ăn chúng đã diễn ra hàng triệu năm và đưa cả hai nhân vật chính này vào một cuộc “chạy đua vũ trang”. Khi loài vật đón nhận được tín hiệu và dựng lên những hàng rào hóa học và vật lý để ngăn cản thì những con côn trùng phát triển các chiến lược khéo léo để tránh những chướng ngại vật này. Nhưng những gene liên quan đến sự thích nghi của côn trùng thi thoảng lại có nguồn gốc đáng ngạc nhiên.

Những nghiên cứu gần đây đã cho thấy tồn tại sự chuyển hai gene của thực vật vào hệ gene của bọ phấn thuốc lá (Bemisia tabaci), với một gene đã trao cho bọ phấn thuốc lá năng lực trung hòa độc dược do thực vật tạo ra như một cơ chế phòng thủ ^{1, 2}. Bị cuốn hút bởi những nghiên cứu như vậy, hai nhà nghiên cứu – một từ INRAE và một từ CNRS – đã tìm hiểu có bao nhiêu gene thừa hưởng từ thực vật trong hệ gene bọ phấn thuốc lá, vốn đã được giải trình tự đầy đủ vào năm 2016. Nghiên cứu hiện tại của họ đã được xuất bản trên Genome Biology and Evolution ².

49 gene thừa hưởng từ thực vật trong hệ gene bọ phấn thuốc lá

Bằng việc thực hiện một phân tích tin sinh học, các nhà nghiên cứu đã nhận diện được nguồn gốc 49 gene thực vật trong bọ phấn thuốc lá từ 24 sự kiện chuyển gene ngang độc lập –  sự di chuyển của vật chất di truyền giữa các tế bào hoặc cơ thể sống cùng thế hệ, còn được gọi là truyền gene theo hàng ngang. Phần lớn các gene này đều chứng tỏ các đặc điểm chức năng, điều đó có nghĩa chúng đều được biểu hiện trong côn trùng và có các trình tự với dấu hiệu của áp lực tiến hóa, và vì vây đóng một vai trò tiềm năng trong côn trùng.

Các kết quả nghiên cứu của hai nhà khoa học cũng chứng tỏ là phần lớn các gene được nhận diện, như những gene tham gia vào quá trình tạo các enzyme phá vỡ các thành tế bào, đóng một vai trò mà người ta đã biết trong những mối quan hệ giữa thực vật và các động vật ký sinh của chúng. Điều này dường như phản chiếu kết quả của một quá trình chọn lọc tự nhiên trong các gene thực vật ở côn trùng, có thể cho phép bọ phấn thuốc lá thích ứng với một phạm vi rộng các loại cây cối. Nguồn gốc và cơ chế đằng sau những cuộc chuyển gene đó vẫn còn chưa được rõ nhưng chúng đã diễn ra ở hàng triệu năm trước đây.

Đây là lần đầu tiên người ta nhận diện được nhiều cuộc chuyển gene giữa thực vật và côn trùng. Nghiên cứu này do đó đã mở ra cánh cửa cho nghiên cứu mới về mối liên hệ giữa thực vật – côn trùng cũng như các phương pháp kiểm soát sâu hại. Việc hiểu biết về vai trò của các gene được vận chuyển giữa thực vật và côn trùng có thể còn dẫn đến những giải pháp kiểm soát côn trùng mới dựa trên chọn giống cây trồng, và nhờ vậy giảm thiểu được việc sử dụng thuốc trừ sâu.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2022-10-insect-pest-multiple-genes.html

https://www.eurekalert.org/news-releases/967424

—————————

1. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00164-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867421001641%3Fshowall%3Dtrue
2. https://www.nature.com/articles/s41598-020-72267-1