Khí được tạo ra từ plasma giúp bảo vệ cây trồng khỏi các mầm bệnh

Nhóm nghiên cứu, có trụ sở tại Đại học Tohoku ở Nhật Bản, đã công bố phát hiện của họ trên PLOS One.

Tác giả bài báo Sugihiro Ando, ​​Phó giáo sư tại Trường Khoa học Nông nghiệp tại Đại học Tohoku cho biết: “Hiện nay, thuốc trừ sâu hóa học là phương pháp chính để kiểm soát dịch bệnh trong nông nghiệp, nhưng chúng có thể làm ô nhiễm đất và gây hại cho hệ sinh thái. Chúng ta cần phát triển các công nghệ kiểm soát bệnh hại cây trồng có thể giúp thiết lập một hệ thống nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng miễn dịch thực vật là một trong những phương pháp kiểm soát bệnh hiệu quả nhất vì nó tận dụng khả năng đề kháng bẩm sinh của cây trồng và có tác động môi trường thấp”.

Sử dụng thiết bị được phát triển trước đây của họ để lấy plasma từ không khí, các nhà nghiên cứu đã tạo ra dinitrogen pentoxide, một loại nitơ phản ứng (RNS). Phân tử này có liên quan đến các loại oxy phản ứng (ROS), trong đó cả hai đều gây tổn thương tế bào và kích hoạt các phản ứng căng thẳng cụ thể ở sinh vật.

Ando nói: “Ai cũng biết rằng các phản ứng là những yếu tố báo hiệu quan trọng trong phản ứng miễn dịch của thực vật, nhưng chức năng sinh lý cụ thể của dinitrogen pentoxide vẫn chưa được hiểu rõ. Thực vật tạo ra các phản ứng như một phản ứng phòng vệ khi chúng nhận thấy một kích thích lây nhiễm từ mầm bệnh. Các phản ứng được tạo ra có chức năng như các phân tử tín hiệu góp phần kích hoạt khả năng miễn dịch của thực vật”.

Theo Ando, ​​các phản ứng có liên quan đến các hormone thực vật như axit salicylic, axit jasmonic và ethylene, giúp điều chỉnh miễn dịch thực vật, nhưng chức năng sinh lý của dinitrogen pentoxide vẫn chưa được hiểu rõ.

Ando cho biết: “Vì các phản ứng được biết là có các chức năng quan trọng trong khả năng miễn dịch của thực vật, chúng tôi đã phân tích sự tiếp xúc với thời tiết của thực vật với khí dinitrogen pentoxit có thể tăng cường khả năng kháng bệnh”.

Các nhà nghiên cứu đã cho cải xoong, một loại cây nhỏ thường được sử dụng làm hệ thống mô hình cho nghiên cứu khoa học, tiếp xúc với khí dinitrogen pentoxide trong 20 giây mỗi ngày trong ba ngày. Sau đó cây bị nhiễm một trong ba loại mầm bệnh phổ biến: nấm, vi khuẩn hoặc vi rút. Những cây bị nấm hoặc vi rút cho thấy sự tiến triển của mầm bệnh bị kìm hãm, trong khi những cây có vi khuẩn có sự sinh sôi nảy nở tương tự như những cây đối chứng.

Ando nói: “Những kết quả này cho thấy rằng việc tiếp xúc với khí dinitrogen pentoxide có thể kiểm soát bệnh thực vật tùy thuộc vào loại mầm bệnh”.

Một phân tích di truyền cho thấy rằng khí đã kích hoạt đặc biệt các con đường truyền tín hiệu axit jasmonic và ethylene và dường như dẫn đến sự tổng hợp các phân tử kháng khuẩn, mà Ando cho biết có thể đã góp phần vào việc kháng bệnh được quan sát thấy. Ando cho biết: “Khí dinitrogen pentoxide có thể được sử dụng để kích hoạt khả năng miễn dịch của cây trồng và kiểm soát các bệnh thực vật. Thông qua công nghệ plasma, khí có thể được sản xuất từ ​​không khí và điện mà không cần vật liệu đặc biệt. Khí cũng có thể được chuyển đổi thành axit nitric, khi hòa tan trong nước và được sử dụng làm phân bón cho các cây trồng. Công nghệ này có thể góp phần xây dựng một hệ thống nông nghiệp bền vững như một công nghệ sạch với tác động môi trường tối thiểu”.