Cannabinoid trong cây gai dầu có thể đã tiến hóa để ngăn chặn côn trùng gây hại

Theo các thí nghiệm cho thấy; nồng độ cannabinoid cao hơn trong lá cây gai dầu dẫn đến việc ấu trùng côn trùng ít gây hại hơn.

Nghiên cứu mở ra cơ hội phát triển thuốc trừ sâu tiềm năng từ chiết xuất cannabinoid, mặc dù việc sử dụng như vậy sẽ chỉ giới hạn ở các loại thực vật không tiêu thụ được do đặc tính dược lý của các hợp chất, bao gồm CBDA, THCA và tiền thân CBGA của chúng. Các hợp chất này được cây gai dầu sản xuất tự nhiên và chuyển đổi thành CBD, THC và CBG phổ biến hơn khi đun nóng.

Trong nhiều thập kỷ kể từ khi các nhà khoa học lần đầu tiên xác định được cannabinoid, nghiên cứu đã tập trung vào tác dụng chữa bệnh và gây hiệu ứng tâm lý của chúng, nhưng chưa bao giờ rõ ràng tại sao những cây này lại phát triển thành cannabinoid ngay từ đầu. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng các cannabinoid có thể bảo vệ thực vật khỏi tia cực tím, mầm bệnh và động vật ăn cỏ.

Ông Larry Smart, nhà nhân giống cây trồng và giáo sư tại Trường Khoa học Thực vật Tích hợp tại Cornell AgriTech cho biết: “Người ta suy đoán rằng chúng là hợp chất phòng thủ vì chúng chủ yếu tích tụ trong hoa cái để bảo vệ hạt giống, đây là một khái niệm khá phổ biến ở thực vật.” tại Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống (CALS).

Ông Smart, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nhưng chưa có ai tập hợp một loạt các kết quả thử nghiệm toàn diện để chỉ ra mối quan hệ trực tiếp giữa sự tích tụ các cannabinoid này và tác hại của chúng đối với côn trùng.” ông Smart là tác giả chính của nghiên cứu: “Cannabinoids Function in Defense Against Chewing Herbivores in Cannabis Sativa L., được công bố trên tạp chí Horticulture Research

Ông George Stack, Tiến sĩ, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Smart, cho biết: “Nghiên cứu này cung cấp cho chúng tôi cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của các cannabinoid trong các hệ thống tự nhiên và có thể giúp chúng tôi phát triển các giống cây gai dầu mới tuân thủ THC để duy trì khả năng phòng vệ tự nhiên chống lại động vật ăn cỏ.” . Ông George Stack, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết.

Chương trình nhân giống cây gai dầu của Cornell bắt đầu vào năm 2017 bằng cách đánh giá các giống cây gai dầu thương mại khác nhau để xem loại nào phù hợp nhất với khí hậu, đất đai và môi trường địa phương, từ đó có thể đưa ra khuyến nghị cho nông dân. Ông Smart, Stack và các đồng nghiệp nhận thấy rằng các giống có nguồn gốc từ một chương trình nhân giống ở Ukraine đều rất mẫn cảm với bọ cánh cứng Nhật Bản, trong khi các giống khác không bị như vậy.

Ông Smart cho biết: “Vào cuối mùa vụ, khi chúng tôi mô tả tính chất hóa học của những cây đó, chúng tôi biết được rằng những cây từ chương trình của Ukraina không tạo ra bất kỳ loại cannabinoid nào.”

Vì các giống tạo ra nhiều cannabinoid ít bị côn trùng ăn hơn nên nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng các hợp chất này có thể hoạt động như một tác nhân phòng thủ để bảo vệ cây gai dầu khỏi bị côn trùng phá hoại và họ đã nghĩ ra các thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết của mình.

Trong các thử nghiệm sử dụng cây gai dầu với nồng độ cannabinoid khác nhau, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng thiệt hại do côn trùng nhai lá (ấu trùng sâu hại bắp cải) gây ra cao hơn ở những lá có hàm lượng cannabinoid thấp hơn.

Ông Smart cho biết: “Khi không có cannabinoid, chúng tôi thấy côn trùng gây thiệt hại nặng nề và khi có cannabinoid, chúng tôi thấy thiệt hại ít hơn nhiều.”

Trong các nghiên cứu cho ăn có kiểm soát trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã phân lập CBDA và CBGA, đồng thời áp dụng các chất chiết xuất vào chế độ ăn côn trùng nhân tạo ở nhiều nồng độ khác nhau. Theo bài báo, ấu trùng phát triển ít hơn và có tỷ lệ sống sót thấp hơn khi nồng độ cannabinoid tăng lên.

Ông Smart cho biết chương trình The Cornell không thể hoạt động với các cây có THCA cao (hợp chất gây hiệu ứng tâm lý có trong cần sa) do các hạn chế của liên bang, vì vậy THCA với vai trò là thuốc trừ sâu đã không được thử nghiệm trong nghiên cứu này.

Ông Stack cho biết: “Khả năng sử dụng cannabinoid làm thuốc trừ sâu là một lĩnh vực thú vị cho nghiên cứu trong tương lai, nhưng chắc chắn sẽ có những rào cản pháp lý do hoạt động dược lý của các hợp chất và cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu loại sâu bệnh nào mà các cannabinoid sẽ có hiệu quả chống lại.”

Công việc trong tương lai sẽ điều tra xem liệu côn trùng hút nhựa cây, chẳng hạn như rệp, có bị ức chế bởi các cannabinoid hay không. Các nhà nghiên cứu cũng đang tìm hiểu xem liệu các loài thuộc các chi thực vật khác tạo ra các cannabinoid, chẳng hạn như cây ô len Nam Phi (Helichrysum umbraculigerum), cũng có thể được hưởng lợi từ đặc tính diệt côn trùng của chúng. Nếu vậy, điều đó sẽ chỉ ra một ví dụ về tiến hóa hội tụ, trong đó sự thích nghi giống nhau xuất hiện một cách độc lập ở các loài khác nhau ở những thời điểm và địa điểm khác nhau.

Nguồn: Phys | Hemp cannabinoids may have evolved to deter insect pests