Bệnh loét trên các cây có múi như cam, chanh và quýt là một trong những loại bệnh gây thiệt hại kinh tế nặng nề nhất, do vi khuẩn Xanthomonas citri gây ra.
Khi cây bị nhiễm Xanthomonas citri, trên lá và quả sẽ xuất hiện các đốm nâu giống như những vết loét nhỏ. Lá và quả bị bệnh thường rụng sớm, khiến năng suất giảm mạnh.
Khi cây bị nhiễm Xanthomonas citri, trên lá và quả sẽ xuất hiện các đốm nâu giống như những vết loét nhỏ. Ảnh: USDA
Theo thống kê của tỉnh Long An, vào mùa khô, bệnh loét gây hại cho khoảng 10 - 15% lá và quả. Đến mùa mưa, khi độ ẩm cao, bệnh bùng phát dữ dội, lây lan nhanh trên diện rộng và rất khó kiểm soát.
Mới đây, TS. Phan Thị Thu Trang (Trung tâm Sinh học Phân tử Thực vật, Đại học Tübingen, Đức) cùng các đồng nghiệp đã phát hiện ra cách thức đặc biệt mà vi khuẩn Xanthomonas dùng để xâm nhập và "trộm" dinh dưỡng từ cây. Nghiên cứu cho thấy mầm bệnh vi sinh đã chiếm quyền điều khiển cơ chế phát triển của cây chủ, buộc cây tự giải phóng nguồn dinh dưỡng cho chúng.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.
Chiêu thức tinh vi để "đánh lừa" cây
Bình thường, cơ chế làm chín chỉ xảy ra trong quả. Khi quả chín, đường được giải phóng giúp trái mềm và ngọt hơn. Tuy nhiên, vi khuẩn Xanthomonas đã buộc lá cây chạy cơ chế làm chín - vốn chỉ dành cho quả. Khi đó, đường bị "khóa" trong thành tế bào lá được giải phóng ở ngay nơi vi khuẩn đang sinh sống. Nhờ nguồn dinh dưỡng này, vi khuẩn sinh sôi nhanh gấp 100 lần.
"Nhiều mầm bệnh, trong đó có vi khuẩn Xanthomonas, luôn tìm cách khai thác nguồn đường bị khóa chặt trong thành tế bào thực vật", TS. Phan Thị Thu Trang nói. "Chúng tôi đặc biệt chú ý đến chiêu thức mà chúng dùng để vượt qua hàng rào bảo vệ rất chắc chắn này."
Theo GS. Thomas Lahaye - người đứng đầu dự án nghiên cứu, Xanthomonas citri sử dụng một cấu trúc giống như ống tiêm siêu nhỏ để bơm các protein đặc biệt vào tế bào cây. Những protein này làm rối loạn hoạt động bình thường của tế bào.
Trong số đó, nhóm nghiên cứu chú ý đến một protein then chốt. Sau khi được bơm vào tế bào, protein này di chuyển theo các tuyến vận chuyển nội bào - có thể hình dung như những "đường cao tốc" bên trong tế bào - và đi thẳng tới nhân tế bào, nơi điều khiển mọi hoạt động của tế bào cây. Tại đây, nó khiến cây tạo ra một chất điều khiển đặc biệt, qua đó kích hoạt cơ chế làm chín vốn dĩ chỉ diễn ra trong quả.
"Vì vi khuẩn buộc cây chủ phải chạy cơ chế làm chín trái cây ngay trong lá, nên lượng đường bị giam trong thành tế bào được giải phóng trực tiếp tại nơi vi khuẩn sinh sống. Nguồn dinh dưỡng này giúp vi khuẩn tăng trưởng nhanh hơn", GS. Lahaye giải thích.
TS. Phan Thị Thu Trang cùng TS. Jan Grau (Viện Khoa học Máy tính, Đại học Halle-Wittenberg, Đức) đã sử dụng các công cụ tin sinh học để phân tích khối lượng dữ liệu lớn của dự án, đặc biệt là dữ liệu giải trình tự gen.
Khi so sánh hoạt động gen trong lá bị nhiễm bệnh và trong quả đang chín, nhóm nghiên cứu nhận thấy hai quá trình này gần như giống hệt nhau. Điều đó cho thấy vi khuẩn đã "sao chép" cơ chế làm chín tự nhiên của quả để phục vụ cho mình.
Không chỉ ở cây có múi, nhóm nghiên cứu còn phát hiện cơ chế tương tự ở cà chua. Điều này cho thấy chiêu thức của vi khuẩn có thể phổ biến hơn ta nghĩ.
Những hiểu biết chi tiết về cả quá trình vi khuẩn Xanthomonas citri xâm nhập cây có múi lẫn cách cây điều khiển quá trình làm chín trái cây đã mang lại cho nhóm nghiên cứu nhiều manh mối mới để phát triển các giống cây trồng có khả năng kháng bệnh tốt hơn.
"Dù mục tiêu ban đầu của chúng tôi là làm rõ cách mầm bệnh thao túng cây chủ, nghiên cứu này đồng thời giúp chúng tôi hiểu sâu hơn cách cây tổ chức và kiểm soát quá trình làm chín của quả," GS Lahaye cho biết. "Những kiến thức này có thể trở thành nền tảng để áp dụng các phương pháp biến đổi gen quen thuộc, nhằm tinh chỉnh quá trình chín. Trong tương lai, các phát hiện của chúng tôi có thể giúp điều chỉnh cả độ cứng lẫn độ ngọt của cà chua và các loại quả có múi".
---
Nguồn tham khảo:
Trang Thi-Thu Phan et al, Xanthomonas coordinates type III–type II effector synergy by activating fruit-ripening pathway, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adz9239
Pathogen hijacks fruit ripening program in citrus plants, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg
https://pressemitteilungen.pr.uni-halle.de/index.php?modus=pmanzeige&pm_id=6011
Bacterium hijacks fruit ripening program in citrus plants to steal sugars, research reveals
https://phys.org/news/2025-12-bacterium-hijacks-fruit-ripening-citrus.html
Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu khả năng ức chế vi khuẩn Xanthomonas sp. Gây bệnh loét trên cây chanh của hoạt chất chiết xuất từ cây giao" https://pgo.hcmuaf.edu.vn/data/3_%20LATS%20NCS%20LE.pdf