Liên kết histone giúp rút ngắn khoảng cách về kiến thức miễn dịch thực vật
Thứ sáu, 14-04-2023 | 09:11:28
|
Hình minh họa của cây mô hình Arabidopsis. Vật chất di truyền hiện diện dưới dạng chất nhiễm sắc, bao gồm DNA bao quanh một phức hợp protein histone trong tế bào. Liên kết histone H1 điều chỉnh khả năng miễn dịch của cây chống lại mầm bệnh. Nguồn: KAUST; Arsheed Sheikh.
Hiểu được vai trò của một loại protein quan trọng trong khả năng miễn dịch của thực vật có thể giúp phát triển các loại cây trồng có khả năng kháng lại nhiều mầm bệnh.
Mỗi năm có tới 30% sản lượng cây trồng trên toàn thế giới bị mất do nhiễm mầm bệnh. Hiểu cách làm cho thực vật có khả năng chống lại sự nhiễm bệnh tốt hơn là rất quan trọng đối với an ninh lương thực trong tương lai. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra vai trò quan trọng của protein liên kết histone, được gọi là H1, trong các phản ứng miễn dịch của thực vật đối với sự nhiễm bệnh do vi khuẩn và nấm.
Arsheed Sheikh, người làm việc trong dự án với Heribert Hirt và các đồng nghiệp cho biết: “Các nghiên cứu trước đây về cây Arabidopsis đã tiết lộ rằng H1 rất quan trọng đối với sự tăng trưởng và phát triển khỏe mạnh. Các histone liên kết được biết là điều chỉnh sự lây nhiễm ở động vật, nhưng vai trò của chúng đối với sự lây nhiễm và khả năng miễn dịch của thực vật chưa bao giờ được khám phá”.
Trong tế bào động vật và thực vật, các đơn vị cơ bản được gọi là nhiễm sắc thể chứa DNA bao quanh một phức hợp protein và rất quan trọng để điều chỉnh thông tin di truyền. Các nhiễm sắc thể riêng lẻ được kết nối bằng DNA liên kết. Liên kết histone H1 giữ vị trí ra/vào của DNA liên kết giống như một cái kẹp, do đó điều chỉnh sự tháo gỡ và tính linh hoạt của các nhiễm sắc thể.
Sheikh nói: “Ở những cây như Arabidopsis, chúng tôi tìm thấy ba dạng đồng phân của H1. Thông thường, H1 ngăn chặn biểu hiện gen - điều này bao gồm các gen bảo vệ của hệ thống miễn dịch”.
Nhóm nghiên cứu đã khám phá những cây Arabidopsis đột biến với cả ba dạng đồng phân H1 bị loại bỏ. Họ đã trồng các loại cây dại và cây đột biến trong các điều kiện được kiểm soát và sau đó lây nhiễm chúng bằng tác nhân vi khuẩn Pseudomonas syringae hoặc tác nhân nấm Botrytis cinerea. Sau ba ngày, họ so sánh mức độ nghiêm trọng của sự lây nhiễm giữa các nhóm thực vật khác nhau.
Sheikh cho biết: “Những cây đột biến có khả năng chống lại cả sự lây nhiễm của vi khuẩn và nấm khi so sánh với những cây dại. Đột biến bị loại bỏ có mức độ biểu hiện gen phòng thủ cao hơn và hormone phản ứng miễn dịch axit salicylic”.
Tuy nhiên, khi nghiên cứu sâu hơn về vai trò của H1, nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng các cây đột biến thiếu khả năng mồi phòng thủ. Nói cách khác, khi tiếp xúc với một lượng nhỏ mầm bệnh một thời gian sau khi bị lây nhiễm ban đầu, cây trồng không cho thấy phản ứng miễn dịch tăng cường. Giống như tiêm phòng, mồi cho cây với một lượng mầm bệnh nhỏ có thể tăng cường khả năng miễn dịch của cây. Việc thiếu mồi phòng thủ ở thực vật đột biến cho thấy H1 đóng một vai trò quan trọng ở mồi.
Hirt cho biết: “Kiến thức cơ bản này có thể giúp tạo ra các loại cây trồng thông minh có khả năng chống lại nhiều tác nhân lây nhiễm cùng một lúc. Tuy nhiên, nghiên cứu này cũng đóng vai trò như một lời cảnh báo rằng điều quan trọng là phải nghiên cứu cả tác động trực tiếp và gián tiếp của một đột biến nhất định ở thực vật biến đổi gen”.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nucleic Acids Research.
Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org |
![]() ![]() ![]() |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|