Việc tìm ra những phương pháp tự nhiên để giữ vững ngành nông nghiệp và sản xuất thực phẩm là một thách thức lớn của toàn cầu. Các loại thuốc trừ sâu hóa học tổng hợp thông thường được sử dụng để bảo vệ cây trồng, nhưng ngày càng có nhiều lo ngại về tính độc hại cũng như mối đe dọa cho hệ sinh thái do những loại thuốc này gây ra.

Bằng cách sử dụng các kỹ thuật bộ gen, nhóm nghiên cứu này phát hiện vi khuẩn Burkholderia ambifaria có khả năng sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học vừa hiệu quả lại vừa an toàn.

Thuốc trừ sâu sinh học đem lại phương pháp bảo vệ tự nhiên và nhóm vi khuẩn có tên Burkholderia này đã được sử dụng thành công để bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh. Tuy nhiên, vào những năm 1990, vi khuẩn Burkholderia được nghiên cứu có liên quan đến các bệnh nhiễm trùng phổi nghiêm trọng ở những người mắc bệnh u xơ nang khiến người ta lo lắng về tính an toàn của vi khuẩn này, và cuối cùng các loại thuốc trừ sâu sinh học này bị rút khỏi thị trường.

Giáo sư Ehwar Mahenthiralingam dẫn đầu công trình nghiên cứu này cho biết: “Tôi đã nghiên cứu Burkholderia trong nhiều năm, chủ yếu liên quan đến các bệnh nhiễm trùng phổi ở người mắc bệnh u xơ nang, điều này đem lại một hướng nghiên cứu phát hiện thuốc kháng sinh mới”.

Cộng tác với giáo sư Jim Murray, họ đã quyết định thực hiện nghiên cứu này theo một hướng mới, nghiên cứu mối liên hệ giữa vi khuẩn Burkholderia và cây trồng, và cách vi khuẩn này bảo vệ cây trồng khỏi bệnh tật như thế nào.

“Bằng cách sắp xếp chuỗi gen DNA của vi khuẩn này, chúng tôi đã có thể xác định gen tạo kháng sinh Cepacin. Thử nghiệm thêm cho thấy Cepacin đem lại khả năng bảo vệ rất cao chống lại bệnh chết rạp cây non – đây là một loại bệnh do một sinh vật giống nấm gây ra”.

Bằng cách sử dụng các kỹ thuật chỉnh sửa gen tương tự những kỹ thuật được sử dụng để sản xuất vacxin sống, các nghiên cứu gia còn phát hiện cách cải thiện tính an toàn của những vi khuẩn này.

“Burkholderia chia bộ gen DNA thành 3 phần được gọi là đơn vị sao chép”, giáo sư Mahenthiralingam cho biết. “Chúng tôi loại bỏ phần nhỏ nhất trong 3 đơn vị sao chép này để tạo thành dòng Burkholderia đột biến. Dòng vi khuẩn đột biến này khi được thử nghiệm trên các hạt đậu nảy mầm vẫn thể hiện những thuộc tính xuất sắc của các thuốc trừ sâu sinh học”.

Nghiên cứu thêm cho thấy rằng vi khuẩn Burkholderia đột biến này không còn ở mô hình bệnh nhiễm trùng phổi của chuột, mở ra tiềm năng xây dựng dòng thuốc trừ sâu sinh học không có khả năng gây ra bệnh nhiễm trùng mà vẫn có thể bảo vệ cây trồng hiệu quả.

Qua công trình nghiên cứu này, các nghiên cứu gia hy vọng tạo nên dòng vi khuẩn Burkholderia có thể làm thuốc trừ sâu sinh học hiệu quả, và mục tiêu cuối cùng là làm cho ngành nông nghiệp và sản xuất thực phẩm trở nên an toàn hơn, bền vững hơn và không gây độc hại.