Protein CLASP trợ giúp tế bào phân chia trong rễ và chồi của cây cải xoong.Ảnh Geoffrey Wasteneys/UBC

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học British Columbia đã phát hiện ra một hệ thống tín hiệu nội bộ mà thực vật sử dụng để quản lý sự tăng trưởng và phân chia tế bào của chúng. Các quy trình quản lý tăng trưởng này rất quan trọng đối với tất cả các sinh vật, bởi vì không có chúng, các tế bào có thể sinh sôi nảy nở ngoài tầm kiểm soát - khi chúng gây ra ung thư và nhiễm khuẩn.

Thực vật sử dụng hệ thống tín hiệu này để tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt hoặc cạnh tranh một cách thành công khi những điều kiện được cho là thuận lợi. Nó truyền đạt rằng khi nào thì phát triển, khi nào trì trệ, khi nào cần hoa và khi nào cần lưu trữ nguồn tài nguyên, tất cả đều dựa trên các điều kiện hiện hành. Việc hiểu được cách thức hoạt động của chúng có thể cho phép đổi mới trong nông nghiệp, lâm nghiệp và bảo tồn khi biến đổi khí hậu diễn ra. Giáo sư thực vật học UBC Geoffrey Wasteneys và các cộng sự đã phát hiện ra rằng hệ thống này được điều khiển bởi một protein gọi là CLASP. Protein được tìm thấy trong thực vật, động vật và nấm, đóng một vai trò thiết yếu trong sự phát triển và phân chia tế bào bằng cách phối hợp việc lắp ráp các sợi trong các tế bào. Gen của nó trong thực vật lần đầu tiên được xác định bởi Wasteneys trong năm 2007.

Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Current Biology cho thấy rằng việc sản xuất CLASP bị cắt giảm bởi một hormone tăng trưởng thực vật gọi là brassinosteroid. Các nhà nghiên cứu đã thiết lập điều này bằng cách thể hiện ra sự kiện này trên một loài thực vật hoa nhỏ có nguồn gốc Âu Á và Châu Phi. Sự tiếp xúc này đã làm cho cây bị còi cọc theo cách gần giống với các phiên bản đột biến của cây thiếu protein CLASP. Sự quan sát này đã dẫn dắt nhóm nghiên cứu đến việc tiến hành thực hiện các thí nghiệm nhằm chứng minh CLASP đã thực sự là một mục tiêu trực tiếp của brassinosteroid.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã bối rối vì sự hạn chế tăng trưởng thông qua tiếp xúc với brassinosteroid là một quá trình một chiều mà chỉ đơn thuần là sự đóng phân chia tế bào. Trong một bước ngoặt bất ngờ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng CLASP ngăn ngừa sự thoái hóa của thụ thể brassinosteroid, vì vậy khi CLASP khan hiếm, brassinosteroid trở nên kém hiệu quả hơn, dẫn đến nồng độ CLASP tăng trở lại. Xét về bản chất thì protein và hormon ảnh hưởng lẫn nhau trong vòng lặp phản hồi tiêu cực.

"Bạn có thể so sánh nó với vòng phản hồi con mồi săn mồi", Wasteneys nói. "Chúng tôi biết rằng quần thể cáo giảm mạnh nếu chúng tiêu thụ quá nhiều thỏ. Trong trường hợp không có sự hiện diện của cáo, số lượng thỏ tăng lên bất thình lình, gây ra sự sụp đổ cuối cùng của hệ sinh thái của chúng.

"Những kết quả phát hiện này là duy nhất bởi vì họ cho thấy, lần đầu tiên, CLASP đang quản lý vận mệnh của mình bằng cách duy trì trực tiếp đường dẫn hormone điều chỉnh biểu hiện của nó".

Những hiểu biết mới này đặc biệt quan tâm đến nông nghiệp khi ngành công nghiệp tìm kiếm những cách thức mới để quản lý các tác động của biến đổi khí hậu, Wasteneys nói.

"Một trong những mục tiêu của tương lai là có thể có những cây thông minh có thể cảm nhận được môi trường của chúng và điều chỉnh sự phát triển của chúng, để chúng sẽ sản xuất cây trồng một cách đáng tin cậy trong điều kiện bất lợi ngày càng tăng. Cơ chế này là then chốt cho điều đó".

Nguyễn Thị Quỳnh Thuật theo Phys.org