Các nhà nghiên cứu khám phá ra mô-đun điều hòa sinh trưởng nhằm kéo dài rễ cây
Thứ ba, 12-10-2021 | 07:12:49
|
CCO Public Domain.
Trong tương lai, sản xuất cây trồng nông nghiệp sẽ phải tính toán với việc bón phân đạm ngày càng ít hơn. Do đó, mục tiêu phải là tăng hiệu quả sử dụng nitơ để có thể duy trì mức năng suất ổn định. Cây trồng phản ứng với tình trạng thiếu nitơ nhẹ bằng cách kéo dài các rễ bên của chúng. Bằng cách này, nitơ có thể được hấp thụ nhiều hơn hơn trước. Các nhà nghiên cứu tại Viện IPK Leibniz hiện đã phát hiện ra một mô hình (mô-đun) điều hòa sinh trưởng thực vật làm trung gian cho các quá trình phân tử của sự thích ứng này. Brassinosteroid và auxin đóng vai trò trung tâm trong sự việc nêu trên. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Điều quan trọng là thực vật có thể điều chỉnh cấu trúc rễ của chúng thích nghi với những thay đổi trong đất. Nếu thiếu một chút đạm, nhiều cây sẽ kéo dài các rễ bên. Hormone auxin đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành rễ. Khi cung cấp đủ nitơ, auxin sẽ được vận chuyển từ chồi xuống rễ để chúng phát triển. “Tuy nhiên, nếu thiếu nitơ vừa phải, auxin có nguồn gốc từ chồi sẽ không đủ để thích nghi; do đó, quá trình sinh tổng hợp cục bộ của auxin được tăng cường mạnh mẽ ở ngọn rễ”, GS.TS. Nicolaus von Wirén, trưởng khoa Sinh lý học và Sinh học Tế bào tại Viện IPK Leibniz cho biết.
Tuy nhiên chất điều hòa sinh trưởng không chỉ riêng auxin, Brassinosteroid cũng có một chức năng quan trọng trong quá trình này. Chúng được tổng hợp ở mức độ lớn hơn trong trường hợp thiếu nitơ nhẹ và được truyền đi như một tín hiệu thúc đẩy tăng trưởng. Tiến sỹ Zhongtao Jia, tác giả chính của nghiên cứu giải thích: “Tín hiệu này cần thiết để tạo ra hai gen TAA1 và YUCCA8 trong rễ. Qua đó, sự hình thành auxin được kiểm soát và điều chỉnh theo nhu cầu nitơ tương ứng. Cuối cùng, sự kéo dài của rễ bên được tăng lên theo cách này”.
Giáo sư, Tiến sỹ Nicolaus von Wirén cho biết: “Trong nghiên cứu, chúng tôi đã khám phá ra một mô-đun chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Điểm mới là chúng tôi có thể sắp xếp các hormone theo thứ tự phân cấp, tức là các chất đồng phân tử là ngược dòng của auxin trong quá trình này”. Không chỉ vậy: Các nhà khoa học IPK cũng tìm thấy các biến thể alen trong gen YUCCA trong quá trình nghiên cứu trên cây mô hình cây Arabidopsis. “Những điều này liên quan đến thực tế là một số cây tiếp cận tự nhiên (các dòng có nguồn gốc địa lý nhất định) cho thấy rễ bên dài ra mạnh hơn các rễ bên khác khi được trồng trong điều kiện thiếu nitơ nhẹ”.
Thách thức tiếp theo là sử dụng những phát hiện này để cải thiện hơn nữa di truyền của cây trồng. Ví dụ, bằng cách phát triển các marker di truyền hoặc chỉnh sửa gen bằng công nghệ CRISPR/Cas. Giáo sư Tiến sỹ Nicolaus von Wirén cho biết: “Chúng tôi cũng mong đợi sự khác biệt như vậy giữa các dòng riêng lẻ ở lúa mạch hoặc lúa mì trong ngân hàng gen của chúng tôi. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu của IPK muốn điều tra các câu hỏi về cách thực vật có thể đo lường tình trạng dinh dưỡng nitơ bên trong của chúng và những yếu tố nào có thể đóng vai trò trong quá trình kéo dài rễ ngay cả trước khi các chất brassinosteroids đi vào hoạt động.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org |
Trở lại In Số lần xem: 252 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|