Chi nấm gây bệnh Verticillium

Trong bối cảnh hệ sinh thái nông nghiệp đang đối mặt với nhiều sức ép từ biến đổi khí hậu và thâm canh, Verticillium nổi lên như một trong những chi nấm gây bệnh héo rũ mạch dẫn cần quan tâm.

Lịch sử danh pháp và phân loại

Chi Verticillium có một lịch sử phân loại học vô cùng dài và trải qua nhiều biến động mang tính hệ thống. Điểm khởi đầu của danh pháp này bắt nguồn từ năm 1816, khi nhà thực vật học và nấm học Nees von Esenbeck lần đầu tiên mô tả chi này dựa trên một đặc điểm hình thái đặc trưng và dễ nhận biết nhất dưới kính hiển vi quang học: các tế bào sinh bào tử (phialides) có hình bình hẹp, được sắp xếp thành từng vòng (verticils) tỏa ra từ các điểm nút dọc theo trục chính của bào tử đài (conidiophores). Dựa trên tiêu chí hình thái học thuần túy này, trong suốt hai thế kỷ tiếp theo, khoảng 190 loài nấm có cấu trúc sinh sản tương tự đã được phân loại một cách lỏng lẻo vào chi Verticillium. Hệ quả của phương pháp phân loại hình thái này là sự hình thành một nhóm phân loại đa ngành (polyphyletic group) khổng lồ. Sự hỗn mang trong danh pháp này đã cản trở nghiêm trọng tiến trình nghiên cứu bệnh lý học thực vật, bởi các đặc tính sinh lý và sinh thái của các loài trong cùng một chi lại quá khác biệt nhau.

Sự bùng nổ của công nghệ sinh học phân tử và hệ thống học phát sinh chủng loại (molecular systematics) vào cuối thế kỷ 20 và thập niên đầu của thế kỷ 21 đã giải quyết triệt để sự nhầm lẫn lịch sử này. Dựa trên hệ thống phân loại cập nhật nhất từ NCBI Taxonomy và MycoBank, vị trí của Verticillium được xác định như sau: Giới Fungi - Ngành Ascomycota - Lớp Sordariomycetes - Bộ Glomerellales - Họ Plectosphaerellaceae. Phân tích dữ liệu kết hợp từ các gen ACT, EF, GPD và TS đã phơi bày một cấu trúc phân nhánh sâu sắc trong nội bộ chi Verticillium, chia 10 loài được công nhận thành hai nhánh (clade) tiến hóa riêng biệt. Sự phân nhánh về mặt di truyền này tương quan một cách hoàn hảo với một đặc điểm sinh lý hóa sinh dễ quan sát trên môi trường nuôi cấy nhân tạo: khả năng sản sinh và tiết ra môi trường các chất mang sắc tố màu vàng (yellow hyphal pigments):

• Nhánh Flavexudans bao gồm các loài có khả năng tạo ra hệ sợi nấm tiết sắc tố vàng. Các thành viên của nhánh này bao gồm Verticillium albo-atrum, Verticillium tricorpus, Verticillium zaregamsianum, Verticillium isaacii, và Verticillium klebahnii.
• Nhánh Flavnonexudans bao gồm các loài hoàn toàn không có khả năng tổng hợp sắc tố vàng tiết ra môi trường; hệ sợi nấm của chúng chủ yếu trong suốt hoặc phát triển màu đen sẫm khi hình thành cấu trúc nghỉ. Các đại diện cốt lõi của nhánh này là những mầm bệnh khét tiếng nhất toàn cầu, bao gồm Verticillium dahliae, Verticillium longisporum, Verticillium nubilum, Verticillium alfalfae và Verticillium nonalfalfae.