Phytopathology

Trong những năm gần đây, virus thực vật đã được phát hiện từ nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cây trồng và cây hoang dã cũng như các giao diện giữa các hệ thống này - nguồn nước, phân của nhiều loài động vật và côn trùng. Đã có một loạt các phương pháp được sử dụng để nghiên cứu đa dạng sinh học virus thực vật, bao gồm việc làm giàu cho các hạt giống virus hoặc RNA hoặc DNA đặc hiệu cho virus, hoặc chiết xuất axit nucleic tổng hợp, tiếp theo là giải trình tự sâu thế hệ tiếp theo và phân tích sinh tin học. Tất cả các phương pháp này đều có một số hạn chế, nhưng tổng thể các nghiên cứu này đã tiết lộ sự thiếu hiểu biết đáng ngạc nhiên của chúng ta về virus thực vật và chỉ ra nhu cầu cần có những nghiên cứu toàn diện hơn. Thêm vào đó, nhiều virus mới đã được phát hiện, với phần lớn các nhiễm virus ở cây hoang dã xuất hiện không có triệu chứng, điều này gợi ý rằng bệnh virus có thể là sản phẩm phụ của quá trình thuần hoá. Đối với các chuyên gia bệnh lý thực vật, các nghiên cứu này đang cung cấp các công cụ hữu ích để phát hiện virus và có thể dự đoán những vấn đề tương lai có thể đe doạ đến cây trồng.

Ứng dụng axit salicylic kích thích kháng bệnh toàn thân ở thuốc lá. Các gen pchA và pchB, mã hóa cho quá trình tổng hợp axit salicylic trong Pseudomonas aeruginosa, đã được nhân bản vào hai vector biểu hiện, và các cấu trúc này đã được đưa vào hai chủng vi khuẩn thuộc P. fluorescens có khả năng ký sinh ở rễ. Việc đưa gen pchBA vào chủng P3, vốn không sản xuất axit salicylic, đã giúp chủng này có khả năng sản xuất axit salicylic in vitro và cải thiện đáng kể khả năng kích thích kháng toàn thân ở thuốc lá chống lại virus hoại tử thuốc lá. Chủng CHA0 là một tác nhân kiểm soát sinh học đã được mô tả rõ ràng, tự nhiên sản xuất axit salicylic trong điều kiện thiếu sắt. Việc đưa pchBA vào CHA0 đã tăng sản xuất axit salicylic in vitro và trong vùng rễ của cây thuốc lá, nhưng không cải thiện khả năng của CHA0 để kích thích kháng toàn thân ở thuốc lá. Ngoài ra, các gen này không cải thiện đáng kể khả năng của các chủng P3 và CHA0 để ngăn chặn bệnh thối rễ đen của thuốc lá trong một hệ thống gnotobiotic.

Các quần thể vi khuẩn hình thành bào tử hiếu khí phổ biến trong các cánh đồng nông nghiệp và có thể góp phần trực tiếp hoặc gián tiếp vào năng suất nông nghiệp. Bài báo này trình bày những tiến bộ gần đây trong hiểu biết về sinh thái học của các loài Bacillus và Paenibacillus spp. và cách mà những phân nhóm khác nhau của hai giống này có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng. Sự phong phú, đa dạng và phân bố của các quần thể bản địa và các dòng vi khuẩn chiết ghép trong các cánh đồng nông nghiệp đã được đặc trưng bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khi đó quần thể bản địa của hai giống này xuất hiện phổ biến trong hầu hết các loại đất nông nghiệp, mô thực vật lại được chiếm lĩnh khác nhau bởi các phân nhóm đặc trưng. Nhiều loài Bacillus và Paenibacillus spp. có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng theo nhiều cách khác nhau. Một số quần thể ức chế mầm bệnh thực vật và sâu bệnh bằng cách sản sinh ra các chất chuyển hóa kháng sinh, trong khi số khác có thể kích thích trực tiếp hệ miễn dịch của cây chủ trước khi bị nhiễm bệnh. Một số dòng có thể kích thích sự hấp thu dinh dưỡng của cây, có thể bằng cách thúc đẩy mối cộng sinh giữa rễ cây và nấm mycorrhiza hoặc bằng cách cố định trực tiếp nitơ trong khí quyển. Mặc dù có nhiều thông tin mới về di truyền học và sinh lý học của Bacillus và các loài liên quan, một sự hiểu biết sâu hơn về sinh thái học vi sinh vật của hai giống này cần được phát triển. Để đạt được điều này, một số câu hỏi quan trọng nhưng chưa được giải đáp liên quan đến ý nghĩa sinh thái và tiềm năng quản lý các hoạt động có lợi của các vi khuẩn này đã được thảo luận.

Các quần thể đa dạng của vi khuẩn hiếu khí tạo bào tử xuất hiện trong các cánh đồng nông nghiệp và có thể đóng góp trực tiếp và gián tiếp vào năng suất cây trồng. Bài báo này mô tả những tiến bộ gần đây trong hiểu biết của chúng ta về sinh thái của các loài Bacillus và Paenibacillus spp. và cách các quần thể phụ khác nhau của hai chi này có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng. Sự phong phú, đa dạng và phân bố của các quần thể bản địa và các chủng vi sinh vật bổ sung trong các cánh đồng nông nghiệp đã được đặc trưng bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khi các quần thể bản địa của hai chi này phân bố rộng rãi trong hầu hết đất nông nghiệp, các mô cây được phân bố có chọn lọc bởi các quần thể phụ khác nhau. Nhiều loài Bacillus và Paenibacillus spp. có thể thúc đẩy sức khỏe cây trồng theo nhiều cách khác nhau. Một số quần thể kìm hãm các mầm bệnh và sâu bọ của cây bằng cách sản xuất các chất chuyển hóa kháng sinh, trong khi các quần thể khác có thể kích thích trực tiếp hệ thống phòng thủ của cây chủ trước khi nhiễm bệnh. Một số chủng cũng có thể thúc đẩy sự hấp thu dưỡng chất của cây, hoặc bằng cách thúc đẩy cộng sinh với vi khuẩn rễ cây và nấm rễ, hoặc bằng cách cố định nitơ khí quyển trực tiếp. Mặc dù có rất nhiều thông tin mới về di truyền và sinh lý học của các loài Bacillus và các loài liên quan, cần phải phát triển hiểu biết tốt hơn về sinh thái học vi sinh của hai chi này. Để đạt được điều này, một số câu hỏi quan trọng, nhưng chưa được giải đáp, liên quan đến tầm quan trọng sinh thái và tiềm năng quản lý các hoạt động có lợi của các vi khuẩn này được thảo luận.

Các bệnh thực vật do các loài Phytophthora gây ra sẽ tiếp tục là một mối đe dọa ngày càng tăng đối với nông nghiệp và các hệ sinh thái tự nhiên. Phytophthora có nghĩa là kẻ phá hoại thực vật, một cái tên được đặt ra vào thế kỷ 19 bởi Anton de Bary khi ông điều tra về bệnh khoai tây đã dẫn đến Cơn đói lớn ở Ireland. Phytophthora infestans, tác nhân gây ra bệnh thối muộn khoai tây, là loài đầu tiên trong một chi hiện tại có hơn 100 thành viên được công nhận. Trong thập kỷ vừa qua, số lượng các loài Phytophthora được công nhận đã gần như gấp đôi và các loài mới đang được bổ sung gần như hàng tháng. Ở đây, chúng tôi trình bày cái nhìn tổng quan về 10 nhánh hiện tại được phân biệt trong chi Phytophthora với sự chú ý đặc biệt đến các loài mới đã được mô tả kể từ năm 1996, khi Erwin và Ribeiro công bố cuốn tài liệu quý giá ‘Bệnh Phytophthora trên toàn cầu’ (35).

Bệnh cháy là một căn bệnh phá hoại lúa mì. Để tăng tốc quá trình phát triển các giống lúa mì kháng bệnh cháy, các dấu hiệu phân tử liên kết với các gen kháng bệnh cháy đã được xác định bằng cách sử dụng các dòng lai phân tử tái tổ hợp (RILs) được tạo ra từ phương pháp hạt giống đơn bằng cách giao phối giữa giống lúa mì kháng Ning 7840 (kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong bông) và giống dễ bị tổn thương Clark. Trong nhà kính, các gia đình F₅, F₆, F₇, và F₁₀ đã được đánh giá khả năng kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong một bông bằng cách tiêm khoảng 1.000 bào tử của Fusarium graminearum vào một nhánh bông trung tâm. Các cây đã được nhiễm được giữ trong buồng ẩm trong 3 ngày để thúc đẩy nhiễm trùng ban đầu và sau đó được chuyển đến các kệ trong nhà kính. Các triệu chứng của bệnh cháy đã được đánh giá bốn lần (3, 9, 15, và 21 ngày sau khi nhiễm). Phân bố tần suất của độ nghiêm trọng của bệnh cháy cho thấy khả năng kháng lại sự lây lan của bệnh cháy trong một bông được kiểm soát bởi một vài gen chính. DNA đã được tách ra từ cả hai bố mẹ và cây F₉ của 133 RILs. Tổng cộng có 300 sự kết hợp của các dấu hiệu đa hình chiều dài đoạn khuếch đại (AFLP) đã được sàng lọc để tìm sự đa hình sử dụng phương pháp phân tích phân nhóm tích tụ. Hai mươi cặp primer đã tiết lộ ít nhất một dải đa hình giữa hai nhóm tương phản. Sự phân loại của mỗi dải này đã được đánh giá trong 133 RILs. Mười một dấu hiệu AFLP cho thấy sự liên kết đáng kể với khả năng kháng bệnh cháy, và một dấu hiệu cá thể đã giải thích lên tới 53% biến thiên tổng thể (R²). Các dấu hiệu có giá trị R² cao đã phân bổ đến một nhóm liên kết duy nhất. Qua phân tích khoảng cách, một locus tính trạng định lượng chính cho khả năng kháng bệnh cháy đã được xác định, giải thích lên đến 60% biến thiên di truyền cho khả năng kháng bệnh cháy. Một số dấu hiệu AFLP có thể hữu ích trong việc lai tạo hỗ trợ dấu hiệu nhằm cải thiện khả năng kháng bệnh cháy ở lúa mì.