Phân bố và tác nhân gây bệnh Chổi rồng hại sắn ở khu vực Đông Nam Á

Phân bố và tác nhân gây bệnh Chổi rồng hại sắn ở khu vực Đông Nam Á

Nguyễn Ngọc Hùng theo tạp chí Plants

Sắn (khoai mì) từ lâu không chỉ là cây xóa đói giảm nghèo mà đã vươn lên trở thành cây công nghiệp tỷ đô của Việt Nam và khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, bên cạnh sự phát triển về diện tích, nhiều vấn đề đã xuất hiện và đang đe dọa nghiêm trọng đến an ninh lương thực và sinh kế của hàng triệu nông dân, tiêu biểu là Bệnh chổi rồng hại sắn (Cassava Witches’ Broom Disease - CWBD). Một công bố khoa học quốc tế mang tính bước ngoặt đã chỉ ra rằng những gì đã biết về căn bệnh này trong suốt một thập kỷ qua vẫn chưa đầy đủ.

Bài báo khoa học "Cassava Witches’ Broom Disease in Southeast Asia: A Review of Its Distribution and Associated Symptoms" công bố trên tạp chí  _Plants_  (MDPI) là kết quả của sự hợp tác đa quốc gia giữa Trung tâm Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế (CIAT) và các tổ chức nghiên cứu hàng đầu khu vực, trong đó có sự đóng góp quan trọng của Viện Bảo vệ Thực vật Việt Nam (PPRI). Nghiên cứu này không chỉ hệ thống hóa lại bức tranh toàn cảnh về CWBD mà còn đặt ra những câu hỏi về tác nhân thực sự gây bệnh.

Trước năm 2008, cánh đồng sắn khu vực Đông Nam Á gần như không có các đợt bùng phát dịch sâu bệnh hại nghiêm trọng. Tuy nhiên, sự xuất hiện của rệp sáp bột hồng (2008), bệnh khảm lá sắn (CMD - 2017) và đặc biệt là CWBD đã làm thay đổi hoàn toàn ngành hàng này. Vào năm 2010, CWBD đã tấn công hơn 60.000 hecta sắn tại Yên Bái, Quảng Ngãi và Đồng Nai (Việt Nam) với tỷ lệ nhiễm lên tới 80%, làm giảm 30% năng suất củ và hàm lượng tinh bột. Tại Campuchia và Thái Lan, thiệt hại ghi nhận có lúc lên tới 50% năng suất. Triệu chứng của bệnh rất đặc trưng: Cây sắn còi cọc, lóng thân thu ngắn lại, chồi mọc rậm rạp ở phần giữa và ngọn (tạo hình dáng như một chiếc chổi lông gà). Lá nhỏ lại, ngả vàng. Đáng chú ý nhất, khi cắt ngang thân, các mạch dẫn bị hoại tử nâu đen sẫm. Hậu quả là rễ củ teo nhỏ và năng suất sụt giảm nghiêm trọng. Do sắn được nhân giống vô tính (bằng hom), bệnh đã âm thầm lây lan xuyên biên giới thông qua các mạng lưới trao đổi cây giống không chính thức.

Nếu như bệnh Khảm lá sắn (CMD) bộc lộ triệu chứng từ rất sớm (chỉ khoảng 22 ngày sau khi trồng), thì CWBD lại âm thầm phát triển mà không có dấu hiệu báo trước.  Nghiên cứu chỉ ra rằng, CWBD phát triển triệu chứng muộn hơn rất nhiều trong chu kỳ sinh trưởng của cây. Bệnh thường chỉ bộc lộ rõ vào mùa khô, nhiều tháng sau khi nông dân đã lấy hom giống từ những cây không có triệu chứng. Điều này khiến việc chọn lọc giống sạch bệnh bằng mắt thường vào thời điểm thu hoạch trở nên vô cùng rủi ro.  Nguy hiểm hơn, giống sắn KU50 (ở Việt Nam được đăng ký là KM94), một giống phổ biến nhất khu vực nhờ năng suất cao, hay giống sắn HN1 kháng CMD, lại cho thấy mức độ mẫn cảm đáng lo ngại với CWBD. Việc quá tập trung phòng chống CMD vô tình tạo ra khoảng trống miễn dịch, tạo điều kiện cho bệnh chổi rồng trỗi dậy.

Trong thời gian trước đây, các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý nông nghiệp tại Đông Nam Á đều mặc định tác nhân gây bệnh CWBD là  _Phytoplasma_  (một dạng vi khuẩn không có vách tế bào, sống trong mạch rây của cây). Hàng loạt xét nghiệm PCR đã chỉ ra sự tồn tại của  _Phytoplasma_  thuộc các nhóm  _16SrI, 16SrII, 16SrVI_  trong cây bệnh.  Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của TS. Wilmer J. Cuellar và các nhà khoa học Việt Nam đã tìm ra phát hiện mới. Đánh giá lại toàn bộ các báo cáo từ trước tới nay, họ nhận ra chưa có bất kỳ một nghiên cứu nào chứng minh được tính gây bệnh (pathogenicity tests) của  _Phytoplasma_  đối với CWBD trên sắn theo nguyên tắc Postulate của Koch.

Nhóm nghiên cứu đặt ra các giả thuyết:

Xét nghiệm PCR đang cho kết quả dương tính giả: Các quy trình PCR hiện tại dùng để phát hiện  _Phytoplasma_  thường khuếch đại gen không đặc hiệu, dẫn đến tỷ lệ sai số cao khi giải trình tự gen.

Ghép cành thất bại: Nỗ lực lây nhiễm bệnh bằng phương pháp ghép cành (phương pháp chuẩn để kiểm tra bệnh do  _Phytoplasma_) đều không thành công do hiện tượng hoại tử mạch dẫn làm chết mắt ghép.

Các triệu chứng chổi rồng hoàn toàn có thể do nấm (như cách nấm  _M. perniciosa_  gây bệnh trên cây ca cao) hoặc do virus gây ra. Do sắn nhân giống vô tính, cây rất dễ mang "đa nhiễm" (nhiều mầm bệnh cùng lúc). Việc chỉ tìm kiếm  _Phytoplasma_  có thể chưa đủ dữ liệu để kết luận.

Việc chưa xác định rõ chính xác tác nhân gây bệnh đang là rào cản lớn cho các chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và chọn tạo giống kháng bệnh. Từ nghiên cứu này, các nhà khoa học tại CIAT và Viện Bảo vệ Thực vật Việt Nam đã đưa ra những định hướng khẩn cấp:

Phát triển bộ kit chẩn đoán phân tử chuẩn xác hơn: Cần chấm dứt việc phụ thuộc vào các xét nghiệm PCR bao quát, thay vào đó là các công cụ chẩn đoán có độ đặc hiệu cao để tránh nhầm lẫn.

Xây dựng cơ sở nghiên cứu cách ly côn trùng (insect-proof facilities): Để tìm ra cơ chế truyền bệnh (giả sử qua côn trùng môi giới như rầy, rệp), cần các thử nghiệm dài hạn trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt.

Nâng cấp mạng lưới giống sắn: Nguy cơ cao nhất nằm ở mạng lưới trao đổi hom giống tự phát qua biên giới. Việt Nam và các nước láng giềng cần xây dựng các vườn ươm giống sắn sạch bệnh có chứng nhận để cắt đứt nguồn lây ngay từ đầu vụ.

Bệnh Chổi rồng trên cây sắn không còn là câu chuyện của riêng một nông hộ hay một quốc gia. Nó là bài toán kinh tế, là an ninh sinh học của cả khu vực Đông Nam Á. Nghiên cứu mang tính bản lề này là một hồi chuông cảnh tỉnh cho các nhà hoạch định chính sách và giới nghiên cứu khoa học nông nghiệp. Đã đến lúc chúng ta cần rà soát lại những kết luận chưa đầy đủ để tìm ra tác nhân thực sự, trước khi nó càn quét những vựa sắn tỷ đô của khu vực.

Tài liệu tham khảo:

_Pardo, J.M.; Chittarath, K.; Vongphachanh, P.; Hang, L.T.; Oeurn, S.; Arinaitwe, W.; Rodriguez, R.; Sophearith, S.; Malik, A.I.; Cuellar, W.J. Cassava Witches’ Broom Disease in Southeast Asia: A Review of Its Distribution and Associated Symptoms. Plants 2023, 12, 2217._

Triệu chứng đặc trưng của bệnh chổi rồng hại sắn trên cây sắn: Cây lùn, chồi mọc rậm rạp và lá nhỏ.

Lóng thân sắn bị thu ngắn (vòng đỏ) và hệ thống mạch dẫn bị hoại tử ở cây nhiễm bệnh, nguyên nhân chính khiến cây không thể vận chuyển dinh dưỡng nuôi củ.

So sánh hiệu quả sử dụng của sắn và bã mía trong sản xuất nhiên liệu ethanol

 So sánh hiệu quả sử dụng của sắn và bã mía trong sản xuất nhiên liệu ethanol

Nguyễn Ngọc Hùng theo Plant science research and practices

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn biến phức tạp, việc tìm kiếm và phát triển các nguồn nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đang trở thành một cuộc đua công nghệ sôi động. Tại Colombia, một quốc gia với tiềm năng nông nghiệp to lớn, nhóm nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Colombia (Universidad Nacional de Colombia) đã tiến hành một nghiên cứu chuyên sâu, đặt hai ứng cử viên sáng giá lên bàn cân: Sắn và Bã mía. Đâu sẽ là chìa khóa cho tương lai năng lượng xanh?

Hình 1. Sắn được đánh giá là một nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất Ethanol.
Nguồn: Ngọc Hùng – Trung tâm NCTN Nông Nghiệp Hưng Lộc.

Sắn là ứng cử viên sáng giá từ nhóm cây lương thực

Nghiên cứu của nhóm tác giả Yessica Chacón Pérez và cộng sự bắt đầu với cây sắn, một loại cây trồng quen thuộc ở vùng nhiệt đới. Củ sắn chứa một lượng lớn tinh bột, nguồn cung cấp đường phù hợp để lên men thành ethanol. Quá trình này, còn được gọi là sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, khá đơn giản và đã được ứng dụng rộng rãi. Tinh bột từ sắn được giải phóng thông qua quá trình nghiền, nấu chín và sử dụng enzyme (như α-amylase và amyloglucosidase) để chuyển hóa thành đường. Nước ép đường này sau đó được lên men bởi nấm men Saccharomyces cerevisiae để tạo ra ethanol.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chi phí sản xuất ethanol từ sắn tương đối thấp, đặc biệt là khi áp dụng các công nghệ tiên tiến như quá trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF). Tuy nhiên, một câu hỏi lớn được đặt ra: Việc sử dụng sắn, một loại cây lương thực quan trọng, để sản xuất nhiên liệu liệu có đe dọa đến an ninh lương thực? Mặc dù ở một số quốc gia có sản lượng sắn vượt trội, đây có thể là một giải pháp khả thi, nhưng ở những nơi sản lượng chưa cao, việc cân nhắc giữa "thực phẩm" và "nhiên liệu" vẫn là một bài toán hóc búa.

Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất ethanol từ sắn.
Ghi chú: Hình chữ nhật thể hiện nguyên liệu thô (màu xanh lam), sản phẩm trung gian (màu tím), sản phẩm chính (màu xanh lá cây) và sản phẩm phụ (màu đỏ).

Bã mía là phế phẩm của ngành công nghiệp đường

Để tránh cuộc tranh luận về an ninh lương thực, nhóm nghiên cứu chuyển hướng sang bã mía, một nguồn phế phẩm khổng lồ từ ngành công nghiệp sản xuất đường. Bã mía thuộc nhóm sinh khối lignocellulose, đại diện cho thế hệ nhiên liệu sinh học thứ hai. Điểm mạnh của bã mía là nguồn cung dồi dào, rẻ tiền và không cạnh tranh với lương thực. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất nằm ở cấu trúc phức tạp của nó. Bã mía được tạo thành từ cellulose, hemicellulose và lignin liên kết chặt chẽ với nhau, tạo thành một hệ thống kiên cố bảo vệ đường bên trong.

Để phá được hệ thống này, nghiên cứu chỉ ra rằng cần phải sử dụng các phương pháp tiền xử lý mạnh mẽ, ví dụ như sử dụng axit sulfuric loãng ở nhiệt độ cao (160°C). Quá trình này không chỉ tiêu tốn nhiều năng lượng mà còn tạo ra các chất độc hại (như furfural, HMF) gây ức chế quá trình lên men tiếp theo. Việc loại bỏ các chất độc này (bằng vôi tôi - Canxi Hydroxide) lại làm tăng thêm một bước xử lý, kéo theo chi phí vận hành và lượng chất thải gia tăng. Thêm vào đó, việc đầu tư các thiết bị chịu được môi trường axit ăn mòn cũng là một gánh nặng tài chính không nhỏ.

Hình 3. Sơ đồ quy trình sản xuất ethanol từ bã mía.
Ghi chú: Hình chữ nhật thể hiện nguyên liệu thô (màu xanh lam), sản phẩm trung gian (màu tím), sản phẩm chính (màu xanh lá cây) và sản phẩm phụ (màu đỏ).

Sự cân bằng giữa Kinh Tế - Môi Trường

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá toàn diện cả về mặt kinh tế (sử dụng phần mềm Aspen Plus và Aspen Process Economic Analyzer) và môi trường (sử dụng phần mềm WAR GUI của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ - EPA).

Về mặt kinh tế, mặc dù chi phí nguyên liệu của bã mía rẻ hơn, nhưng chi phí sản xuất ethanol từ bã mía lại cao hơn so với sắn. Nguyên nhân chính là do chi phí năng lượng (để đun nóng, xử lý hóa chất) và chi phí khấu hao thiết bị (do phải sử dụng thiết bị chuyên dụng chịu ăn mòn) trong giai đoạn tiền xử lý bã mía là quá lớn. Ngược lại, quy trình sản xuất từ sắn đơn giản hơn, tốn ít năng lượng hơn và biên lợi nhuận cao hơn (65.16% so với 47.66% của bã mía).

Về mặt môi trường, nghiên cứu cho thấy, quá trình sản xuất ethanol từ bã mía sinh ra lượng chất thải lớn hơn nhiều so với sắn, đặc biệt là lượng bã thải (stillage) và khí thải CO2. Các hóa chất sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý và giải độc bã mía góp phần làm tăng đáng kể tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là tiềm năng gây axit hóa.

Hình 4. Đánh giá tác động đến môi trường trên mỗi kg ethanol được sản xuất từ sắn và bã mía.

Từ kết quả nghiên cứu, có thể kết luận rằng trong bối cảnh công nghệ hiện tại ở Colombia, việc sử dụng sắn để sản xuất nhiên liệu sinh học đang mang lại hiệu quả kinh tế và thân thiện với môi trường hơn so với bã mía. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là chúng ta bỏ qua tiềm năng của bã mía. Việc phụ thuộc vào sắn có thể gây ra những rủi ro về an ninh lương thực trong dài hạn. Hơn nữa, lượng bã mía khổng lồ (hơn 150 triệu tấn mỗi năm trên toàn cầu) vẫn đang là một nguồn năng lượng tái tạo bị bỏ ngỏ.

Nghiên cứu của nhóm tác giả Đại học Quốc gia Colombia đã gửi đi một thông điệp rõ ràng: Để bã mía thực sự trở thành nguồn nhiên liệu của tương lai, chúng ta cần đầu tư nghiên cứu và phát triển các công nghệ tiền xử lý mới. Các công nghệ này phải đáp ứng tiêu chí: tiêu tốn ít năng lượng, sử dụng ít hóa chất độc hại và có thể bẻ gãy cấu trúc lignocellulose một cách hiệu quả hơn. Khi bài toán công nghệ này được giải quyết, bã mía và các loại sinh khối lignocellulose khác sẽ không chỉ giải quyết vấn đề rác thải nông nghiệp mà còn mở ra một kỷ nguyên năng lượng xanh, bền vững thực sự, không làm tổn hại đến an ninh lương thực toàn cầu.

Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR/Cas9 thông qua promoter chuyên dụng trên mô sẹo pYCE1 của hệ gen cây sắn (Manihot esculenta Crantz)

 Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR/Cas9 thông qua promoter chuyên dụng trên mô sẹo pYCE1 của hệ gen cây sắn (Manihot esculenta Crantz)

Nguồn: Yuanchao Li, Ruxue Bao, Mengtao Li, Changying Zeng, Haojie Yang, Yuan Yao, Youzhi Li , Wenquan Wang, Xin Chen. 2025. Improving gene editing of CRISPR/Cas9 using the callus-specific promoter pYCE1 in cassava (Manihot esculenta Crantz). Front Plant Sci.; 2025 May 20: 16:1600438. doi: 10.3389/fpls.2025.1600438.

Những nghiên cứu trước đây cho thấy có một promoter tương ướng có thể điều khiển Cas9 transcription trong hệ thổng chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9, mà hệ thống này cải tiến được hiệu quả của công nghệ chỉnh sử hệ gen hoặc gen đích. Ở đây, người ta  xác định và định tính được promoters chuyên biệt cho mô sẹo nhằm tăng cường hiệu quả của chỉnh sửa gen trong hệ gen cây sắn. Từ cơ sở dữ liệu transcriptome của 11 mô tế bào sắn, gen có tên YCE1 được phân lập chỉ biểu hiện trên mô sẹo nào đó mà thôi. Promoter của nó (pYCE1) có thể tá động một cách hiệu quả và chuyên biệt tiến trìn phiên mã EGFP trong mô sẹo. Như vậy mô sẹo dễ vỡ từ phát sinh tế bào phôi (FECs) là đơn vị nhận phục vụ chuyển nạp gen của cây sắn, người ta thay thế promoter gốc 35S bằng pYCE1 chạy tới phiên mã Cas9 nhằm cải tiến hệ thống CRISPR/Cas9. Trong chỉnh sửa một gen đơn nào đó, tỷ lệ đột biến chủ đích tăng đáng kể, nó đạt tỷ lệ đột biến tổng thể là 95,24% và đột biến đồng hợp tử 52,38%, so với con số 62,07% và 37,93% với 35S promoter, theo thứ tự. Hơn nữa, đạt được đột biến đồng hợp tử hai gen là 64,71% trong chỉnh sửa hai gen chứng minh rằng có một hiệu quả rất cao của pYCE1 trong ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen cây sắn. Kết quả này nhấn mạn tiềm năng của pYCE1 làm tăng cường hiệu quả chỉnh sửa gen theo hệ thống CRISPR/Cas9 trong cây sắn. Cách tiếp cận này mở được cho nghiên cứu chức năng gen và cải tiến giống sắn.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40464017/

Xác định gen đặc biệt cho từng mô sẹo. (A) Gen ứng cử viên biểu hiện mạnh mẽ trong mô sẹo. LB, lateral bud (chồi mọc ngang); FR, fibrous root (rễ xơ); SR, storage root (rễ dự trữ); RAM, root apical meristem (sinh mô ngọn rễ); SAM, shoot apical meristem (sinh mô ngọn của chồi); OES, organized embryogenic structures (kiến trúc phôi có tổ chức tốt); FEC, friable embryogenic callus (mô sẹo sinh phôi). (B) Minh chứng gen biểu hiện mạnh và chuyên tính với mô sẹo theo kết quả RT-qPCR.

Tuyển chọn giống sắn kháng bệnh khảm lá có năng suất, hàm lượng tinh bột cao

 Tuyển chọn giống sắn kháng bệnh khảm lá có năng suất, hàm lượng tinh bột cao

Phạm Thị Nhạn^1*, Nguyễn Bá Tùng¹, Trương Minh Hoà¹, Nguyễn Thị Thu Hương¹, Võ Văn Tuấn¹, Trần Trọng Phúc², Nguyễn Phương²

DOWNLOAD     

Tóm tắt

Thí nghiệm đánh giá 12 tổ hợp lai sắn (Manihot esculenta Crantz) đã được tiến hành đồng thời trên hai khu vực có điều kiện thổ nhưỡng khác nhau là đất đỏ ở Đồng Nai và đất xám ở Tây Ninh từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2023. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cả 12 tổ hợp sắn đều có tính kháng bệnh khảm lá tốt hơn so với giống đối chứng KM94 và có năng suất, chất lượng tinh bột cao tương đương hoặc vượt so với giống đối chứng HN1. Tại Tây Ninh, tổ hợp lai VF21-0301 cho năng suất củ tươi đạt 38,33 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 27,33% và tổ hợp lai HLF21-0019 năng suất củ tươi đạt 36,33 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 27,66%. Tại Đồng Nai (vùng đất đỏ), tổ hợp lai VF21-0301 có năng suất củ tươi đạt 38,0 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 29,16%; tổ hợp lai HLF21-0019 có năng suất củ tươi đạt 37,3 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 29,33%. Hai tổ hợp sắn lai triển vọng này đáp ứng yêu cầu về khả năng kháng bệnh khảm lá, cho năng suất củ, hàm lượng tinh bột cao và có khả năng mở rộng sản xuất ở vùng Đông Nam Bộ.

Quản lý dịch bệnh virus trên cây sắn – Mối liên hệ giữa côn trùng trung gian và nguy cơ dịch bệnh

 Quản lý dịch bệnh virus trên cây sắn – Mối liên hệ giữa côn trùng trung gian và nguy cơ dịch bệnh

Nguyễn Ngọc Hùng theo Đại học Cambridge

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã phát triển các công cụ mới để dự đoán nguy cơ dịch bệnh trên cây sắn và giúp bảo vệ một loại cây trồng có vai trò đảm bảo an ninh lương thực quan trọng ở vùng châu Phi cận Sahara.

Sắn, một loại lương thực chính được trồng rộng rãi khắp vùng châu Phi cận Sahara, đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi các bệnh như Bệnh khảm lá sắn (CMD) và Bệnh sọc nâu trên sắn (CBSD).

Bọ phấn trắng là vector (côn trùng trung gian) mang các mầm bệnh virus gây ra những bệnh này. Bọ phấn trắng chích hút nhựa từ cây sắn và truyền virus giữa các cây trên đồng ruộng cũng như các vùng trồng sắn lân cận.

Các bệnh này làm giảm chất lượng và sản lượng thu hoạch, gây mất an ninh lương thực và ảnh hưởng kinh tế đáng kể, với thiệt hại mùa màng ước tính hàng năm vượt quá 1,25 tỷ đô la ở châu Phi cận Sahara.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ nhóm Dịch tễ học và Mô hình hóa của Đại học Cambridge đã phát triển hai công cụ tiên tiến: Gói phần mềm R EpiPvr và ứng dụng web CropMix, được thiết kế để cải thiện sự hiểu biết, dự đoán và quản lý các dịch bệnh trên cây sắn qua các cảnh quan canh tác đa dạng.

Các tác nhân truyền bệnh theo thời gian và không gian

Gói EpiPvr cung cấp một công cụ mới dựa trên mô hình giúp các nhà nghiên cứu hiểu cách bệnh thực vật lây lan thông qua côn trùng. Công cụ này hoạt động bằng cách sử dụng dữ liệu được tổng hợp từ các thí nghiệm về côn trùng được theo dõi khi chích hút cây khỏe mạnh và cây nhiễm bệnh.

Các nhà nghiên cứu có thể tải dữ liệu của họ lên và công cụ sẽ ước tính các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự lây lan của bệnh, chẳng hạn như mức độ dễ dàng mà côn trùng tiếp nhận và truyền bệnh, cũng như thời gian chúng duy trì khả năng lây nhiễm. Nó cũng có thể dự đoán nguy cơ bùng phát cục bộ từ việc du nhập mầm bệnh trên đồng ruộng.

Khi được thử nghiệm trên hai loại virus hại sắn trong một nghiên cứu gần đây do tiến sỹ Ruairi Donnelly, nghiên cứu viên sau tiến sỹ tại Khoa Khoa học Thực vật, Cambridge dẫn đầu, nhóm đã tìm thấy những khác biệt đáng kinh ngạc.

Một loại virus (CBSI) lây lan kém từ côn trùng sang cây nhưng lại nguy hiểm vì tình trạng nhiễm bệnh khó phát hiện. Loại kia (CMB) lây lan dễ dàng và gây ra các triệu chứng rõ ràng, trong khi côn trùng duy trì khả năng lây nhiễm trong thời gian dài.

Kết quả là, CMB có thể gây bùng phát dịch ngay cả khi số lượng côn trùng thấp, trong khi CBSI ít gây rủi ro hơn trừ khi số lượng côn trùng ở mức trung bình hoặc cao.

Các kịch bản quản lý bệnh trên cây sắn để tối ưu hóa năng suất

Các nghiên cứu do tiến sỹ Israël Tankam, cựu thành viên Khoa Khoa học Thực vật, Cambridge và hiện là nghiên cứu viên sau tiến sỹ tại Viện Agro Rennes-Angers ở Pháp dẫn đầu, đã bổ sung cho các nghiên cứu này.

Nhóm đã tạo ra ‘CropMix’, một công cụ hỗ trợ ra quyết định dựa trên nền tảng web, được xây dựng xoay quanh một mô hình giúp tối ưu hóa việc phối trộn giống cây trồng để duy trì năng suất cao khi nguy cơ dịch bệnh cao. Mô hình so sánh các loại sắn khác nhau, hay các ‘kiểu hình thực vật’ (phytotypes), là những giống được biết đến là nhiễm bệnh (mẫn cảm), kháng bệnh hoặc chống chịu bệnh, và các cây ‘bẫy’ (decoy plants) không phải là vật chủ của bệnh.

Bệnh khảm lá sắn (CMD). Nguồn: Nguyễn Ngọc Hùng.

CropMix hướng đến cách bệnh lây lan, mức độ dễ dàng phát hiện triệu chứng bệnh và hiệu quả của việc sử dụng các loại vật liệu sạch hoặc nhiễm bệnh. Dựa vào các yếu tố này, mô hình xác định sự phối trộn giống tốt nhất để quản lý bệnh và bảo vệ mùa màng.

Khi các ước tính từ EpiPvr cho hai loại virus sắn (CMB và CBSI) được thêm vào CropMix, mô hình gợi ý rằng việc trộn giống sắn nhiễm bệnh với các giống kháng CBSI hoạt động hiệu quả khi số lượng bọ phấn trắng ở mức trung bình hoặc thấp. Cách tiếp cận này có thể bảo vệ năng suất đáng kể khỏi các đợt bùng phát CBSI. Việc trồng xen kẽ các cây ‘bẫy’ không phải vật chủ cùng với sắn cũng có thể giúp ích bằng cách thu hút và giảm số lượng bọ phấn trắng chích hút cây sắn (loại bỏ mầm bệnh), miễn là những cây bẫy này có sức hấp dẫn tương đương cây sắn đối với bọ phấn trắng.

Ngược lại, đối với CMB, mô hình nhận thấy rằng không có sự phối trộn giống nào có thể đánh bại việc chỉ trồng sắn chống chịu bệnh hoặc kháng bệnh khi xét đến việc bảo vệ cây trồng khỏi dịch bệnh.

Các chiến lược thực tiễn để quản lý bệnh hại thực vật

Những nghiên cứu này cho thấy các công cụ mô hình hóa có thể định hướng các chiến lược thực tiễn để quản lý bệnh hại thực vật như thế nào.

EpiPvr hiện đang được mở rộng để dự đoán nguy cơ bùng phát CBSI cục bộ trên khắp châu Phi cận Sahara bằng cách kết hợp các ước tính của nó với dữ liệu quần thể bọ phấn trắng. CropMix cũng sẽ được nâng cấp để xử lý các mô hình canh tác thực tế hơn, chuyển từ các hỗn hợp ngẫu nhiên sang các bố trí có cấu trúc không gian.

Khi được kết hợp với nhau, những cải tiến này sẽ cho phép dự báo chính xác hơn về nguy cơ dịch bệnh và các lựa chọn quản lý trong điều kiện khí hậu tương lai. Nhìn chung, bộ công cụ này giúp thiết kế các biện pháp can thiệp có mục tiêu, bền vững, cân bằng giữa hiệu quả và nhu cầu của nông dân, một bước thiết yếu hướng tới bảo vệ cây trồng lâu dài.

Phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao của tính trạng mạch rễ củ và mạch thân cây sắn

 Phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao của tính trạng mạch rễ củ và mạch thân cây sắn thông qua tiến trình điều tiết sự phân hóa của mô mềm mạch gỗ

Nguồn: David Rüscher, Uwe Sonnewald, Wolfgang Zierer. 2025. High-resolution transcriptomics of stem and storage root vascular cambia highlight regulatory processes for xylem parenchyma differentiation in cassava. BMC Genomics; 2025 Dec 9; 26(1):1095. doi: 10.1186/s12864-025-12076-w.

Do hàm lượng carbohydrate rất cao, rễ củ của cây sắn là nguồn rất quan trọng cung cấp thức ăn cho hàng trăm triệu cư dân trên toàn thế giới. Trái với thân gỗ của cây sắn, mạch gỗ của rễ dự trữ chủ yếu sản sinh ra tế bào nhu mô dự trữ rất giàu tinh bột và chỉ có một ít nhân tố dẫn khí còn lại hầu hết không có chất xơ. Dù có những khác biệt rõ ràng như vậy, nhưng cả hai thân và rễ củ đều được hình thành từ một tầng sinh mạch (vascular cambium). Để tìm hiểu sâu sắc hơn sự khác biệt về cơ chế điều hòa trong khi phân bào ở thân và rễ củ, người ta tiến phánh phương pháp cắt lát đông lạnh (cryo-sectioning), nhằm phát sinh ra phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao trải rộng trên toàn bộ tầng sinh mạch của cả hai mô (thân và rễ). Người ta quan sát thấy sự hình thành mô mềm dự trữ được gắn kết với sự ức chế hành thách vách tế bào thứ cấp thông qua sự giảm mức độ biểu hiện của những “players” then chốt trong hệ thống điều tiết NAC/MYB, cũng như sự giảm các chu trình có tính chất  cận dưới  (downstream pathways) sản sinh lignin và hemicellulose. Bên cạnh đó, biểu hiện gen MeWOX14, một nhân tố mã hóa yếu tố phiên mã (TF) gắn kết với tín hiệu GA và sự phân hóa chức năng chất xơ trong mạch gỗ, điều này giảm mạnh mẽ ở rễ củ so với mạch gỗ của thân cây sắn. Trái lại, biểu hiện gen MeKNOX1, một regulator nổi tiếng của sinh mô, cũng như tất cả các gen LSH trong cây sắn và nhiều yếu tố phiên mã co liên quan đến ABA đều được gắn kết trong tế bào nhu mô. Kết quả cho thấy sự ức chế của hình thành vách tế bào thứ cấp  và truyền tín hiệu GA, cùng tác động với auxin tích cực và tín hiệu ABA, cũng như phát triển hoạt tính gen MeKNOX1 kết gắn nhau hết sức chặt chẽ trong hình thành mô mềm dự trữ tinh bột ở rễ củ cây sắn.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41366291/

Mở khóa đa dạng di truyền tập đoàn giống sắn bản địa Colombia phục vụ cho lai tạo giống mới

 Mở khóa đa dạng di truyền tập đoàn giống sắn bản địa Colombia phục vụ cho lai tạo giống mới

Nguồn: Kehan Zhao, Evan Long, Francisco Sanchez, Erwan Monier, Paul Chavarriaga, Grey Monroe. 2026. Unlocking genetic diversity in Colombian cassava landraces for accelerated breeding. New Phytol.; 2026 Jan 19. doi: 10.1111/nph.70918.

 Sắn (Manihot esculenta) là loài cây lương thực chính ở nam bán cầu, cho nên giống sắn mới có thể bị hạn chế về đa dạng di truyền do những nút thắt có tính chất lịch sử. Tác giả tiến hành nghiên cứu tính đa dạng hệ gen của hơn 1.000 mẫu giống sắn, kết hợp với 387 giống bản địa mới giải xong trình tự của Colombia có nguồn gốc xuất xứ từ nhiều vùng khí hậu đa dạng. Người ta gỉa định rằng giống sắn bản địa giữa lại được sự biến đổi chưa được khai thác rất hữu dụng cho cải tiến giốn và tính thích nghi của giống. Chạy trình tự DNA toàn hệ gen được tiến hành để định tính các giống bản địa và các dòng con lai. Người ta đánh giá sự khác biệt di truyền qua địa lý và khí hậu; rồi phân tích sự phân bối của dòng sắn đột biến kiểu “loss-of-function” (LoF) để xác định vị trí đích phục vụ cho chỉnh sửa gen. Giống sắn bản địa đã duy trì được đa dạng duy truyền theo định hướng cao và mới sp với dòng con lai của châu Á và châu Phi. Sự phân hóa chức năng của giống bản địa phản ánh cả nguồn gốc địa lý và nguồn gốc khí hậu. Phân tích đột biến LoF cho thấy sự bỏ đi các gen có hại thông qua cận giao, nhưng các alen LoF đã được giữa lại trong gen làm giàu thêm phản ứng sinh tổng hợp coumarin và sự miễn dịch của cây, như vậy, có sự chọn lọc tự nhiên về phẩm chất sau thu hoạch và tính kháng bệnh. Như loci gắn với tính trạng thích ứng khí hậu đã được khai thác  vì tiềm năng còn lớn. Giống sắn bản địa là nguồn dự trữ cực tốt đối với đa dạng di truyền. Nghiên cứu này đã xây nền một luận điểm là tận dụng sự đa dạng của giống bản địa để cải tiến giống sắn cao sản thông qua công nghệ chỉnh sửa gen và lai giống có chủ đích.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41552874/