Fusarium là gì? Các công bố khoa học về Fusarium

Tổng quan này về bệnh Fusarium trên hạt nhỏ ngũ cốc cho thấy có tới 17 loại tác nhân gây bệnh đã được xác định có liên quan đến căn bệnh đang phổ biến ở hầu hết các khu vực trồng ngũ cốc trên thế giới. Các loài phổ biến nhất là Fusarium graminearum (Gibberella zeae), F. culmorum, F. avenaceum (G. avenacea), F. poae và Microdochium nivale (Monographella nivalis). Bệnh được ghi nhận phổ biến nhất trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, nơi các thiệt hại năng suất đáng kể và sự tích lũy mycotoxin trong hạt đã được báo cáo. Các nguồn bệnh khả thi được xác định bao gồm tàn dư của cây trồng, các vật chủ thay thế và bệnh thối rễ Fusarium ở giai đoạn mầm. Phương thức truyền bệnh đến tai lúa vẫn chưa rõ ràng, nhưng khả năng do côn trùng bị nhiễm, sự phát triển nấm có hệ thống qua cây trồng, và sự phân tán do gió và mưa đã được đề xuất. Sự nhiễm bệnh lên tai lúa mì xảy ra chủ yếu trong giai đoạn thụ phấn, và đã có bằng chứng cho thấy có thể có các chất kích thích nấm trong nhụy hoa. Dù căn bệnh quan trọng này diễn ra đặc biệt nghiêm trọng trong những năm dịch bệnh, các phương pháp kiểm soát vẫn còn hạn chế. Nhiều nỗ lực đã được tập trung vào việc lai tạo giống lúa mì kháng bệnh và cải thiện hiểu biết về các cơ chế có thể và cơ sở di truyền kháng cự, dù chỉ đạt được thành công ở mức độ vừa phải. Cũng có rất ít báo cáo về sự kiểm soát thành công của bệnh bằng thuốc chống nấm hay thông qua phương pháp sinh học trên thực địa.

Lúa mì và lúa mạch là những cây lương thực và làm thức ăn gia súc quan trọng trên khắp thế giới. Lúa mì được trồng trên diện tích lớn hơn bất kỳ cây trồng nào khác trên toàn cầu. Tại Hoa Kỳ, sản xuất lúa mì và lúa mạch đóng góp vào nhu cầu lương thực và thức ăn gia súc trong nước, cũng như góp phần vào thị trường xuất khẩu và cán cân thương mại. Mười lăm năm trước, tạp chí Plant Disease đã xuất bản một bài viết nổi bật mang tiêu đề “Bệnh Thối Đầu Con Gié Lúa Mì và Lúa Mạch: Một căn bệnh tái xuất với tác động tàn phá”. Bài viết đó mô tả loạt các đại dịch bệnh thối đầu con gié (Fusarium head blight - FHB) nghiêm trọng xảy ra tại Hoa Kỳ và Canada, chủ yếu từ năm 1991 đến năm 1996, với nhấn mạnh vào những tác động kinh tế và xã hội chưa từng có gây ra bởi đại dịch bệnh FHB năm 1993 trên các loại hạt mùa xuân tại vùng Northern Great Plains. Các ấn phẩm trước đó đã xử lý phạm vi và thiệt hại do bệnh này tại Hoa Kỳ, Canada, châu Âu và Trung Quốc. Các đánh giá được công bố sau năm 1997 đã mô tả thêm về căn bệnh này và ảnh hưởng của nó đối với sản xuất ngũ cốc ở Bắc Mỹ trong thập niên 1990. Bài báo này đánh giá lại căn bệnh và tài liệu về các đại dịch bệnh FHB ở Hoa Kỳ kể từ năm 1997. Mục tiêu chính của bài báo này là tóm tắt một chương trình nghiên cứu phối hợp và hợp tác bền vững được triển khai ngắn sau đại dịch năm 1993, một chương trình nhằm nhanh chóng đưa đến các chiến lược quản lý cải tiến và triển khai việc tiếp cận cộng đồng. Chương trình này đóng vai trò như một mô hình để xử lý các mối đe dọa bệnh cây trồng mới nổi khác.

Nấm sợi thuộc phức hợp loài Fusarium graminearum (phức hợp Fg) là tác nhân sinh học chính gây bệnh mốc đầu bông (scab) trên lúa mì và lúa mạch. Bệnh scab là một bệnh thực vật có sức tàn phá lớn về mặt kinh tế, giới hạn nghiêm trọng đến sản lượng và chất lượng ngũ cốc. Ngoài ra, ngũ cốc bị nhiễm mốc thường bị ô nhiễm với các mycotoxin trichothecene hoạt động như những yếu tố gây bệnh trên một số vật chủ, và đặt ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe động vật và an toàn thực phẩm. Sự khác biệt đặc trưng theo chủng trong hồ sơ các hợp chất trichothecene (hóa tính) không tương quan tốt với phả hệ phức hợp Fg dựa trên sự đồng thuận di truyền tại sáu gen nhân đơn bản. Để kiểm tra cơ sở của sự bất đồng này giữa loài và tiến hóa độc tố, một vùng 19-kb của cụm gen trichothecene đã được phiên giải ở 39 chủng đại diện cho sự đa dạng di truyền toàn cầu của các loài trong phức hợp Fg và bốn loài liên quan của Fusarium. Phân tích phả hệ cho thấy đa hình trong các gen liên quan đến khả năng gây bệnh này là xuyên loài và có vẻ đã được duy trì qua cân bằng chọn lọc hoạt động trên sự khác biệt hóa tính bắt nguồn từ tổ tiên của nhóm quan trọng này của nấm gây bệnh thực vật. Sự khác biệt đặc trưng hóa tính trong hạn chế chọn lọc và bằng chứng của tiến hóa thích ứng trong các gen trichothecene cũng được báo cáo.

Fusarium oxysporum là một thành phần phổ biến trong quần xã vi sinh vật vùng rễ cây. Mặc dù tất cả các dòng đều tồn tại dưới dạng hoại sinh, một số nổi tiếng do khả năng gây bệnh héo hoặc thối rễ trên thực vật, trong khi một số khác được xem là không gây bệnh. Nhiều phương pháp dựa trên đặc tính hình thái và di truyền đã được phát triển để phân loại các dòng F. oxysporum. Kết quả cho thấy sự đa dạng lớn ảnh hưởng đến các quần thể F. oxysporum trong đất. Trong các loại đất ức chế bệnh, các tương tác giữa các dòng gây bệnh và không gây bệnh giúp kiểm soát bệnh tật. Do đó, các dòng không gây bệnh đã được phát triển như là các tác nhân kiểm soát sinh học. Các dòng F. oxysporum không gây bệnh thể hiện một số cơ chế hành động góp phần vào khả năng kiểm soát sinh học của chúng. Chúng có khả năng cạnh tranh chất dinh dưỡng trong đất, ảnh hưởng đến tốc độ nảy mầm của bào tử chống chlamydospore của mầm bệnh. Chúng cũng có thể cạnh tranh vị trí xâm nhiễm trên rễ và kích hoạt phản ứng bảo vệ của cây, tăng cường khả năng kháng bệnh một cách hệ thống. Các cơ chế này quan trọng không ít tùy thuộc vào từng dòng. Các dòng F. oxysporum không gây bệnh dễ sản xuất hàng loạt và bào chế, nhưng các điều kiện áp dụng để đảm bảo hiệu quả kiểm soát sinh học ngoài thực địa vẫn cần được xác định.