Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Delaware đã khám phá ra lí do vì sao loài sậy cao, có hoa dạng chùy (danh pháp khoa học: Phragmites australis) lại là một trong những cây cỏ có sức xâm lấn lớn nhất ở Mỹ.
Nhóm nghiên cứu thuộc đại học DELAWARE đã phát hiện ra rằng sậy có thể tiết ra chất hóa học hạ gục nạn nhân của nó trong tức khắc, và chất độc này thậm chí còn trở nên độc hơn khi có tia cực tím mặt trời.
Nghiên cứu được cho là phát hiện đầu tiên về ảnh hưởng của tia UV-B lên đối kháng thực vật - hiện tượng một cây trồng tiết ra hóa chất có độc tính để ngăn ngừa sự cạnh tranh phát triển của cây khác mọc kế bên nó. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tờ Plant Signaling & Behavior số ra tháng 6.
Các tác giả bao gồm: Thimmaraju RDelawarerappa, tiến sĩ từng giảng dạy tại đại học DELAWARE, nay là nhà khoa học thuộc Công ty Dupont; Harsh Bais, giáo sư cộng tác về khoa học đất và cỏ; Yong Seok Choi, tiến sĩ thuộc khoa Ứng dụng Hóa chất; Delphis Levia và David R. Legates, hai giáo sư cộng tác thuộc khoa Địa lý; và Kelvin Lee, giáo sư Ứng dụng và giám đốc Viện công nghệ sinh học thuộc Đại học DELAWARE.
Nghiên cứu được tiến hành tại vùng các khu đầm lầy Delaware và trong phòng thí nghiệm của giáo sư Bais trong Viện Công nghệ Sinh học Delaware, một trung tâm nghiên cứu khoa học đời sống của đại học Delaware. “Chất độc do sậy tiết ra bị biến đổi bởi ánh nắng – cụ thể là tia cực tím – và gây ra những tác hại độc tố cao trên các cây cỏ khác,” giáo sư Bais cho biết.
“Nghiên cứu của chúng tôi cũng đề cập tới các câu hỏi về phạm vi ảnh hưởng của tia UV-B ngày một tăng trong bối cảnh Trái đất ấm lên. Trong trường hợp của sậy, đây là loài thực vật xâm thực vô tình tận dụng được những điều kiện thay đổi của khí hậu để tăng cường sức sống và sức xâm lấn của nó,” Bais nói.
Harsh Bais (bên trái), giáo sư nghiên cứu về đất và cỏ thuộc đại học DELAWARE, và Thimmaraju RDelawarerappa, tiến sĩ từng giảng dạy tại đại học DELAWARE, hiện đang làm việc tại DuPont, cùng nhau kiểm tra các mẫu sậy. (Ảnh: Đại học Delaware cung cấp) |
Hai năm trước, Bais bắt đầu một nghiên cứu và phát hiện ra rằng sậy chủ động tiết ra axit galic để giết chết các loài thực vật và chiếm lĩnh lớp đất mặt. Axit galic, hay còn có tên khoa học là 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, là loại chất hóa học dùng trong công nghệ thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và mực, là một thành phần trong chất làm se cùng nhiều ứng dụng khác.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học phát hiện rằng axit galic do sậy tiết ra được tia cực tím biến đổi thành một chất độc khác, mesoxalic axit, có khả năng tấn công hiệu quả những thực vật cùng các cây con với một đòn chí tử.
Mesoxalic axit, giống như axit galic, có thể phá hủy các tubulin và actin cũng như protein cấu trúc của rễ cây chỉ trong vòng vài phút.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện sự có mặt sinh học của axit mesoxalic tại Delaware, cụ thể là trong cả hai loài sậy bản địa và ngoại lai. Nghiên cứu đánh dấu sức sống dẻo dai của loại độc tố thực vật này, đặc biệt là ở các cây sậy ngoại lai. Chính vì lí do đó mà sậy ngoại lai đang lấn át sậy bản địa, khiến loài bản địa ngày càng bị đe dọa và có khả năng sẽ biến mất khỏi đất nước này.
Óc chó, thông, dương xỉ và hướng dương là những loài thực vật cũng tiết ra hóa chất có hại để ngăn không cho các loài cây khác mọc lan tới sát chúng.
Tuy nhiên, sậy không thường xuyên sử dụng chiến thuật này để ngăn các loài cây khác lan tới sát chúng. Sậy đa phần sử dụng chất độc khi chủ động xâm lấn và chiếm lĩnh các vùng đất mới, Bais nói.
Dự án được hỗ trợ kinh phí bởi Quỹ tài trợ nghiên cứu Đại học Delaware.
Tham khảo:
Thimmaraju RDelawarerappa, Yong Seok Choi, Delphis F. Levia, David R. Legates, Kelvin H. Lee and Harsh P. Bais. Phragmites australis root secreted phytotoxin undergoes photo-degradation to execute severe phytotoxicity. Plant Signaling & Behavior, 2009; 4 (6): 506-513