Tóm tắt nghiên cứu

Một nhóm giáo sư Arimura Genichiro, chuyên ngành tỷ lệ kèo nhà cái Kỹ thuật Hệ thống Đời sống, Trường Đại học Kỹ thuật Nâng cao, Đại học tỷ lệ kèo nhà cái học Tokyo, đã tiết lộ rằng Mùi của Bush Basil, một trong những loại thuốc ve, kẻ thù tự nhiên

Thực vật phát ra một mùi nhất định khi ăn sâu bệnh Khi cây nhận được mùi, các nhà máy gần đó kích hoạt các gen bảo vệ phản đối sâu bệnh và phát ra một "mùi" khác (các chất dễ bay hơi: VOC) thu hút kẻ thù tự nhiên của dịch hại, khiến nó thực sự là "giao tiếp thông tin thông qua cuộc trò chuyện giữa thực vật" Những tương tác giữa các nhà máy thông qua VOC được gọi là "thực vật nói chuyện" và đang thu hút sự chú ý như một hiện tượng có thể được sử dụng trong các công nghệ nông nghiệp mới không phụ thuộc vào thuốc trừ sâu

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điểm vẫn chưa rõ ràng về chất nào và cơ chế mà qua đó loạt "cuộc trò chuyện" này diễn ra
Các ứng dụng bổ sung trong lĩnh vực nông nghiệp vẫn chưa được thực hiện

Lần này, chúng tôi đã tiết lộ rằng bằng cách trồng Bush Basil, một loạt các húng quế và đậu xanh với nhau gần đó, các VOC được phát hành bởi Bush Basil mang lại ba chức năng: 1) kích hoạt biểu hiện gen bảo vệ trong lá của hạt, 2)

Kết quả này cho thấy rằng một "mạng lưới phòng thủ" tự nhiên được hình thành trong các loại thực vật thông qua mùi tự bảo vệ mình khỏi sâu bệnh và bằng cách phát triển nghiên cứu này, dự kiến nó sẽ đóng góp đáng kể cho việc thực hiện nông nghiệp bền vững trong tương lai

Kết quả nghiên cứu này được đăng vào ngày 4 tháng 7 năm 2025Được xuất bản trực tuyến trên Tạp chí Học thuật Quốc tế "Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm"đã được thực hiện

Bối cảnh nghiên cứu

Các loại thảo mộc thơm như bạc hà từ lâu đã được biết là có tác dụng giữ côn trùng ngoài tầm với của cơ thể Trong thực tế, hiệu ứng chống côn trùng này có liên quan đến VOC Nghiên cứu gần đây cũng tiết lộ rằng những VOC này làm tăng "tự vệ" của các loại cây trồng gần đó Ví dụ, đã có báo cáo rằng đậu nành và komatsuna được trồng gần kẹo bạc hà đã kích hoạt gen phòng thủ của họ, làm tăng đáng kể khả năng kháng thuốc của chúng
Nói cách khác, các thành phần mùi hương của các loại thảo mộc không chỉ né côn trùng, mà còn đóng một vai trò trong cách thực vật "trò chuyện" và bảo vệ lẫn nhau

Loại giao tiếp này giữa các nhà máy được gọi là "thực vật nói chuyện" Nó đang thu hút sự chú ý như một công nghệ cho phép các nhà máy có hiệu quả trong "thực vật nói chuyện" được sử dụng làm cây đồng hành và có thể được sử dụng để kiểm soát sâu bệnh mà không cần sử dụng thuốc trừ sâu Các nhà máy đồng hành đề cập đến các loại cây tương thích với nhau, có nhiều khả năng giúp nhau phát triển hơn chúng được trồng một mình, và đã được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp Ví dụ, trồng húng quế, hành lá và edamames gần cà chua cải thiện sự phát triển của cà chua và giảm thiệt hại dịch hại như rệp

Tuy nhiên, hầu hết các VOC cụ thể và các cơ chế đằng sau chức năng kiểm soát dịch hại vẫn chưa rõ ràng Do đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định các VOC mới tạo ra các chức năng bảo vệ của thực vật, làm sáng tỏ các cơ chế kích hoạt phản ứng bảo vệ và tập trung vào Basil, một loại cây phát ra mùi giống như bạc hà mạnh mẽ, cho ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

Chi tiết nghiên cứu

Đầu tiên, chúng tôi đã tiến hành sàng lọc ban đầu sáu giống húng quế và nghiên cứu được thực hiện trên Bush Basil, đã tăng cường chức năng bảo vệ của đậu xanh Khi Bush Basil phát triển cùng với đậu, có thể thu được gen protein 1 gây bệnh trong đậu (PR1), đã được quan sát, và hiệu ứng này kéo dài đến 7 ngày

Sáu VOC được sử dụng để sàng lọc sau đó được phân tích Bush Basil VOC chứa một số lượng lớn hai thành phần: Linalool và Eugenol, và Eugenol chỉ được phát hiện trong Bush Basil Dựa trên những kết quả này, chúng tôi đã tiến hành một thí nghiệm trong đó Eugenol tiếp xúc với hạt thận, và như mong đợi, sự gia tăng đáng kể biểu hiện gen phòng thủ ở đậu thận đã được xác nhận

Tiếp theo, chúng tôi đã nghiên cứu đường dẫn tín hiệu dẫn đến việc tạo ra biểu hiện PR1 ở đậu thận Con đường truyền tín hiệu liên quan đến khả năng kháng thực vật đối với thiệt hại ăn sâu có thể liên quan đến axit salicylic và con đường jasmonate Các nghiên cứu bạc hà trước đây đã chỉ ra rằng bạc hà gợi ra một phản ứng phòng thủ bằng cả hai tuyến này Tuy nhiên, trong trường hợp của Bush Basil, người ta thấy rằng con đường chuyển axit salicylic phản ứng cụ thể Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây rằng con đường chuyển axit salicylic rất quan trọng đối với bảo vệ ve nhện trong đậu

Chúng tôi cũng đã tiến hành một thí nghiệm trong đó ve nhện trưởng thành được giải phóng trên mỗi lá của đậu được trồng với húng quế và đậu được trồng một mình, so sánh số lượng trứng Kết quả cho thấy đậu xanh được trồng với Bush Basil có số lượng đẻ trứng ít hơn đáng kể và thể hiện sự kháng cự của nhện nhện mạnh hơn Hơn nữa, kết quả của thí nghiệm ống hình chữ Y (*1) cho thấy rằng khi đậu xanh được trồng với nhau gần Bush Basil được thực hiện bởi ve nhện, chúng thu hút nhiều kẻ thù tự nhiên của ve nhện so với đậu xanh chỉ đơn giản là do ve nhện gây ra Nói cách khác, có ý kiến cho rằng VOC của Bush Basil không chỉ kích hoạt các gen phòng thủ của đậu, mà còn làm tăng hoạt động của những kẻ thù tự nhiên của Spider Mites

Giáo sư Arimura, người đã lãnh đạo nghiên cứu, nhận xét: "Chúng tôi đã làm việc về nghiên cứu này với mục đích xây dựng một nền tảng sẽ tích lũy kiến thức tỷ lệ kèo nhà cái học để sử dụng hiện tượng thực tế trong tương lai mà không cần phải thực hiện công nghệ môi trường"

Thuật ngữ

*1 Y-ống thí nghiệm
Một thí nghiệm trong đó các chất mùi khác nhau được đặt ở cả hai đầu của ống thủy tinh hình chữ Y và quan sát hướng côn trùng bị thu hút, kiểm tra sở thích của nó đối với mùi

*Nghiên cứu này được thực hiện với các khoản tài trợ từ Hiệp hội Thúc đẩy tỷ lệ kèo nhà cái học (JSPS) của Nhật Bản (JSPS) cho thay đổi học thuật (24K01723, 24K18197), Nghiên cứu của JSPS cho lĩnh vực thay đổi học thuật (A) (24H02134) Nó cũng nhận được các khoản tài trợ một phần từ Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, tỷ lệ kèo nhà cái học và Công nghệ như là một phần của Chương trình Nghiên cứu Hợp tác tại Viện Tài nguyên và tỷ lệ kèo nhà cái học Thực vật của Đại học Okayama (IPSR)

Thông tin bài viết

Tên tạp chí

Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm

Tiêu đề của tờ giấy

Các nhà máy đồng hành của Bush Basil đóng vai trò là người bảo vệ thực vật cho các nhà máy trồng trọt

tác giả

Sarira Rahimian, Rika Ozawa, Takuya Uemura, Ivan Galis, Gen-ichiro Arimura

doi

101021/acsjafc5c05179