Nỗ lực bảo vệ loài dược liệu quý hiếm của quốc gia là sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis Ha et Grushv.) vốn đang đứng trước thách thức bị hư hại do bệnh gây thối rễ hàng loạt, khiến cây sâm không thể sinh trưởng và phát triển, nhóm các nhà khoa học của Đại học (ĐH) Duy Tân và Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tập trung nghiên cứu nhằm tìm ra nguyên nhân gây bệnh cũng như đã tìm ra giải pháp sinh học để bảo vệ loài cây được mệnh danh là "quốc bảo" của Việt Nam và "thần dược" trong y học.
Hơn hai năm nghiên cứu, nhóm đã có phát hiện đột phá khi tìm ra hai loài nấm:
- Fusarium stercicola, và
- Fusarium babinda
gây bệnh thối rễ trên sâm Ngọc Linh. Công trình nghiên cứu đã được công bố trên European Journal of Plant Pathology (SCIE, IF=1.9), nhận được sự công nhận quốc tế cho đóng góp quan trọng của nhóm.
Đi tìm nguyên nhân gây bệnh thối rễ ở sâm Ngọc Linh
Sâm Ngọc Linh là một loại thảo dược quý, có giá trị kinh tế cao, được chứng minh có tác dụng giúp tăng cường hệ miễn dịch, trí nhớ, kháng viêm, chống căng thẳng, chống ung thư và ngăn ngừa lão hóa. Bởi vậy, những người trồng sâm Ngọc Linh luôn dành rất nhiều thời gian và tâm sức để chăm sóc loài dược liệu quý này. Trong một chuyến khảo sát tại thôn 4, xã Trà Linh, Tp. Đà Nẵng - một trong những "thánh địa" của sâm Ngọc Linh, TS Nguyễn Thành Trung - cán bộ nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược kiêm giảng viên, ĐH Duy Tân đã phát hiện nhiều khu vực trồng sâm dưới tán rừng có dấu hiệu bất thường như héo thân, vàng lá và thối rễ. Thực tế này đòi hỏi cần có một giải pháp khoa học đáng tin cậy, hiệu quả để giúp cây trở nên "khỏe mạnh" lại, để tạo ra sự phát triển bền vững cho loài dược liệu quý.
Các nhà khoa học DTU đi tìm hiểu sâm Ngọc Linh tại thôn 4, xã Trà Linh, TP.Đà Nẵng
TS Nguyễn Thành Trung cùng với TS Quách Thị Thu Hương - Cán bộ Nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược và Trung tâm Đào tạo Y khoa Quốc tế, kiêm giảng viên ĐH Duy Tân và TS Hồ Thanh Tâm - Cán bộ Nghiên cứu tại Viện Sáng kiến Sức khỏe Toàn cầu, kiêm Tổ trưởng Bộ môn Công nghệ Sinh học, ĐH Duy Tân cùng các đồng nghiệp tại Khoa Công nghệ Sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã bắt tay vào làm các thí nghiệm để phân lập, định danh tác nhân gây bệnh cũng như tìm ra các chủng xạ khuẩn đối kháng tiềm năng. Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted) đã hỗ trợ kinh phí cho các nhà khoa học để nhanh chóng triển khai nghiên cứu quan trọng này.
TS Nguyễn Thành Trung chia sẻ: "Khi phát hiện các cây sâm Ngọc Linh có biểu hiện héo thân, vàng lá và thối rễ, chúng tôi nhận thấy nguy cơ thiệt hại kinh tế là rất lớn nếu tác nhân gây bệnh lây truyền tới các vườn sâm giống và sâm thành phẩm. Trong quá trình khảo sát tại vườn sâm, nhóm nghiên cứu gặp khó khăn trong việc thu thập mẫu bệnh do người dân thường nhổ bỏ và cắt bỏ phần củ bị thối ngay khi phát hiện cây có dấu hiệu nhiễm bệnh. Hơn nữa, hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu chính thức nào xác định được tác nhân gây bệnh thối rễ trên sâm Ngọc Linh. Lo lắng trước thực trạng sâm bệnh, người dân đã hợp tác tích cực với nhóm nghiên cứu, sẵn sàng hỗ trợ và cung cấp các mẫu củ sâm bị bệnh để phục vụ cho quá trình nghiên cứu của nhóm".
Phát hiện mới và giải pháp sinh học bảo vệ loài dược liệu quý
Quyết tâm tìm ra nguyên nhân gây bệnh cho loại dược liệu quý này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân lập và phân tích mẫu bệnh bằng các phương pháp hiện đại kết hợp hình thái học và phân tích gen (ITS, LSU, tef1, rpb2). Từ đây, nhóm đã xác định được hai loài nấm thuộc chi Fusarium là:
- Fusarium stercicola(SNL 23.1), và
- Fusarium babinda (SNL 23.2)
là tác nhân gây bệnh chính, với khả năng làm héo thân, vàng lá và thối rễ chỉ sau 7-9 ngày từ thời điểm nhiễm bệnh, đặc biệt là với cây non từ 1-2 tuổi.
Bệnh thối rễ của Sâm Ngọc Linh được nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Tế bào và Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược, ĐH Duy Tân
TS Quách Thị Thu Hương cho biết: "Trong quá trình thực hiện phân lập, theo dõi sinh trưởng và thử nghiệm gây nhiễm để xác định chính xác tác nhân gây bệnh trên sâm Ngọc Linh, chúng tôi phát hiện ra hai loài nấm khác nhau cùng có khả năng gây thối rễ - điều chưa từng được ghi nhận trước đó. Từ bước gây nhiễm thử nghiệm trên cây mô hình cho đến khi thử thành công trên sâm Ngọc Linh, toàn bộ quy trình đều được thực hiện cẩn trọng nhằm đảm bảo độ tin cậy của thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu này của nhóm đã được công bố trên tạp chí European Journal of Plant Pathology, một tạp chí khá uy tín trong ngành. Dựa trên nghiên cứu này, chúng tôi hy vọng có thể góp phần xây dựng nền tảng khoa học vững chắc hơn cho việc phòng bệnh và bảo tồn loài dược liệu quý".
Ngay sau khi tìm ra nguyên nhân, nhóm nghiên cứu đã tập trung tìm giải pháp nhằm kiểm soát bệnh và đặt tiêu chí không sử dụng hóa chất độc hại lên hàng đầu. Từ quá trình sàng lọc 46 chủng xạ khuẩn Streptomyces thuộc Ngân hàng Chủng nội bộ, nhóm đã phát hiện ra hai chủng gồm:
- Streptomyces owasiensis, và
- Một chủng mới ký hiệu X18
có khả năng ức chế quá trình sinh trưởng của nấm Fusarium. Ngoài ra, các xạ khuẩn này còn có khả năng thúc đẩy sự phát triển của rễ sâm, giúp cây hấp thụ dưỡng chất tốt hơn, từ đó tăng trưởng khỏe mạnh.
PGS-TS Nguyễn Xuân Cảnh - Trưởng khoa Công nghệ Sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam cho biết: "Nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế gây bệnh của các tác nhân và cơ chế đối kháng nấm bệnh của xạ khuẩn trên cây trồng, đặc biệt là sâm Ngọc Linh là vô cùng quan trọng. Thời gian tới, Khoa Công nghệ Sinh học sẽ tiếp tục hợp tác với nhóm nghiên cứu của ĐH Duy Tân để tiếp tục phân lập, sàng lọc các chủng xạ khuẩn và vi khuẩn ở rễ sâm Ngọc Linh, hướng tới nghiên cứu tạo ra chế phẩm sinh học giúp phòng chống bệnh hại và tăng cường khả năng sinh trưởng, chống chịu của cây sâm".
Nhiều năm nghiên cứu về sâm Ngọc Linh, TS Hồ Thanh Tâm cho biết: "Với điều kiện thuận lợi khi ĐH Duy Tân đầu tư bài bản và hiện đại cho các thiết bị tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược, Phòng Thí nghiệm Công nghệ Tế bào và các phòng thí nghiệm thuộc Trường Y-Dược DTU, chúng tôi tự tin tiếp tục thực hiện các nghiên cứu cả ngoài vùng trồng cũng như trong phòng thí nghiệm nhằm mang lại những kết quả hữu ích nhất cho cộng đồng.
Kết quả nghiên cứu của nhóm được đăng tải trên một tạp chí uy tín của Springer Nature về khoa học thực vật là sự công nhận quốc tế cho những đóng góp quan trọng đến từ Việt Nam đồng thời là nguồn động viên rất lớn, khích lệ chúng tôi hướng đến mục tiêu cuối cùng là tìm ra phương pháp hiệu quả để phòng và trị các bệnh trên cây sâm Ngọc Linh, giúp người nông dân tự tin mở rộng vùng trồng. Điều này góp phần tăng thu nhập cho người dân và hiện thực hóa Chương trình Phát triển Sâm Việt Nam đến năm 2030, định hướng đến năm 2045 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo quyết định số 611/QĐ-TTg ngày 1.6.2023".
TS Nguyễn Thành Trung - Cán bộ nghiên cứu Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược kiêm giảng viên, ĐH Duy Tân: Tập trung nghiên cứu về vi sinh vật và ứng dụng công nghệ vi sinh trong các lĩnh vực Nông nghiệp và Bảo vệ Môi trường. TS Trung là tác giả của mô hình "Tủ nuôi Đông trùng Hạ thảo quy mô hộ gia đình" - sản phẩm đạt giải Nhất Cuộc thi Khởi nghiệp Đổi mới Sáng tạo TP.Đà Nẵng năm 2022. Anh đã công bố hơn 30 bài báo khoa học trên các tạp chí quốc tế, trong đó có 10 bài là tác giả chính, chủ yếu tập trung vào lĩnh vực vi sinh vật học. Anh cũng là chủ một startup rất thành công, thương hiệu rượu "Dr. Trung".
TS Hồ Thanh Tâm - Cán bộ Nghiên cứu tại Viện Sáng kiến Sức khỏe Toàn cầu, kiêm Tổ trưởng Bộ môn Công nghệ Sinh học, ĐH Duy tân: Hướng nghiên cứu chính là ứng dụng Công nghệ Sinh học trong dược liệu và nông nghiệp công nghệ cao. Năm 2020, TS Tâm được vinh danh trong top 10 nhà khoa học nhận giải thưởng Quả Cầu Vàng về Khoa học - Công nghệ. Anh đã công bố hơn 40 bài báo trên tạp chí quốc tế uy tín và tham gia phản biện cho nhiều tạp chí Q1, Q2 uy tín.
TS Quách Thị Thu Hương - Cán bộ Nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Dược và Trung tâm Đào tạo Y khoa Quốc tế, kiêm giảng viên ĐH Duy Tân: Tập trung nghiên cứu về Vi sinh, Y học Phân tử và các cơ chế bệnh học, với định hướng phát triển các phương pháp điều trị cá thể hoá cho ung thư và các bệnh truyền nhiễm. Một trong những hướng nghiên cứu hiện nay của TS Hương là khai thác hoạt chất sinh học từ sâm Ngọc Linh và các loài dược liệu bản địa, nhằm đánh giá tác động của chúng đến hệ vi sinh vật và tế bào người, từ đó ứng dụng trong điều trị bệnh. TS Hương đã tham gia phản biện cho một số tạp chí quốc tế uy tín, với hơn 5 bài báo quốc tế, bao gồm các tạp chí thuộc Q1 như Nucleic Acids Research, ACS Chemical Biology.
