Pheromone là các chất hóa học phức tạp do sinh vật tiết ra để làm công cụ giao tiếp. Qua pheromone, các thành viên của cùng một loài có thể gửi tín hiệu cho nhau, chẳng hạn như tín hiệu tìm kiếm bạn tình.
Nông dân có thể treo thiết bị phát tán pheromone tại các khu trồng trọt để bắt chước tín hiệu của côn trùng cái, nhờ đó có thể bẫy hoặc đánh lạc hướng con đực và khiến chúng không thể tìm được bạn tình.
Có thể sản xuất pheromone bằng quy trình hóa học, nhưng việc tổng hợp hóa chất thường đắt đỏ và tạo ra nhiều sản phẩm phụ độc hại.
Trong nghiên cứu mới Nhóm sinh học tổng hợp tại Viện Earlham đã sử dụng kiến thức khoa học tiên tiến để khiến cây tạo ra những sản phẩm tự nhiên quý giá này.
Trong nghiên cứu mới, nhóm đã hợp tác với các nhà khoa học tại Viện Sinh học phân tử và tế bào thực vật tại Valencia, Tây Ban Nha, để khiến một loại cây thuốc lá là Nicotiana benthamiana sản xuất ra pheromone giới tính của bướm đêm. Loại cây này trước đây cũng được thiết kế để sản xuất kháng thể ebola, thậm chí là các thành phần giống như virus corona để dùng cho vaccine COVID.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các chuỗi ADN mới bắt chước gene của bướm đêm, chèn vào đó một số đoạn có chức năng như công tắc để kiểm soát chính xác biểu hiện gene, cũng như để bật hay tắt quá trình sản xuất một cách hiệu quả.
Một phần quan trọng trong nghiên cứu mới là khả năng tinh chỉnh việc sản xuất pheromone, do việc ép cây tạo ra các chất này liên tục cũng có nhược điểm.
Tiến sĩ Nicola Patron, người chủ trì nghiên cứu, giải thích: cây có thể tạo ra rất nhiều pheromone song lại không thể lớn lên được, do bị lấy mất quá nhiều năng lượng cho quá trình sinh trưởng bình thường."Nghiên cứu mới của chúng tôi đưa ra cách kiểm soát biểu hiện gene một cách tinh vi hơn nhiều".
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm và tinh chỉnh khả năng điều khiển các gene tham gia vào quá trình sản xuất hỗn hợp bắt chước pheromone giới tính của các loài bướm đêm, bao gồm bướm thuộc họ Pyralidae và sâu đục quả bông.
Theo các nhà nghiên cứu, có thể dùng đồng sulfate để tinh chỉnh hoạt động của gene, giúp kiểm soát cả thời gian lẫn mức độ biểu hiện. Đây là điều quan trọng vì đồng sulfate rẻ và sẵn có, đã được phép sử dụng trong nông nghiệp.
Các nhà nghiên cứu thậm chí có thể kiểm soát việc sản xuất ra các thành phần pheromone khác nhau để điều chỉnh hỗn hợp cho phù hợp với các loài sâu bướm khác nhau.
Tạo ra đúng tỷ lệ là điều rất quan trọng vì pheromone của bướm đêm thường là hỗn hợp của 2 hay 3 loại phân tử với tỷ lệ nhất định. Nhóm nghiên cứu ở Tây Ban Nha hiện đang chiết xuất các pheromone do thực vật sản xuất và thử chúng với dụng cụ phát tán để xem hiệu quả thế nào so với pheromone từ bướm cái.
Nhóm nghiên cứu hi vọng công trình này sẽ mở đường cho việc thường xuyên sử dụng thực vật để sản xuất một loạt các sản phẩm tự nhiên có giá trị.
Theo TS Patron, một ưu điểm lớn khi sử dụng thực vật là nó rẻ hơn rất nhiều so với tạo ra phân tử phức tạp bằng quy trình hóa học. Thực vật vốn đã có khả năng sản xuất một loạt chất hữu ích, nên các nhà khoa học chỉ cần sử dụng những kỹ thuật mới nhất để điều chỉnh và cải tiến những cơ chế sẵn có này.
Bà nói thêm: “Trong tương lai, chúng ta có thể thấy các nhà kính đầy các nhà máy thực vật, cung cấp một cách xanh hơn, rẻ hơn và bền vững hơn để sản xuất các phân tử phức tạp.”
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Plant Biotechnology.
Nguồn: