Tại khu vực tách rời (khu vực tách rời) các enzym xử lý thành tế bào (hình tròn Pac-Man màu đen và đỏ) tách rời thành tế bào giữa các tế bào lân cận. Các tế bào tồn dư (màu xanh) được giữ lại bởi cây, trong khi các tế bào ly khai (nâu nhạt) của cánh hoa và vách ngăn được khoét và được bao quanh bởi một lignin brace (màu tía). Vết Cắt mở được niêm phong với một lớp biểu bì bảo vệ (màu nâu sẫm).

Vào mùa xuân, những cánh hoa anh đào hồng thường được gió thổi đi. Mỗi cánh hoa rơi xuống để lại một vết cắt nhỏ trên cây, rất dễ bị nhiễm trùng. Điều tương tự cũng xảy ra khi cây rụng lá, quả và hạt. Các nhà sinh vật học tại DGIST và IBS vừa báo cáo trên tạp chí Cell về cách thức thực vật điều chỉnh quá trình tách rời và tự bảo vệ mình. Khi quá trình rụng  liên quan chặt chẽ với vòng đời của thực vật, đây là một chủ đề đáng quan tâm để cải thiện năng suất cây trồng.

Để lá, hoa và trái cây rụng, một loại protein đặc biệt  được gọi là enzym phân hủy  vách tế bào cần phải hoạt động chính xác để làm suy yếu thành tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tách tế bào. Tương tự như vết thương trên cây, một vết cắt mở trên cây phải  nhanh chóng được hàn kín để sự tránh nhiễm khuẩn, nhưng các nhà nghiên cứu thấy rằng trái ngược với quá trình hàn kín vết thương, thực vật sử dụng một cơ chế khác để đóng kín vết mở tại vị trí rụng lá, quả, hạt.

Vị trí tách rời (vùng tách rời) được tìm thấy bao gồm hai loại tế bào lân cận: các tế bào tồn dư (REC) còn lại trên cây và tế bào ly khai (SEC). June M. Kwak, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Sự tách rời phải chính xác và tối thiểu, vì quá trình này làm tăng nhanh tính dễ bị tổn thương đối với những mầm bệnh môi trường.

Các nhà nghiên cứu của DGIST và IBS đã sử dụng cây mô hình Arabidopsis thaliana để nghiên cứu cách thực vật khắc phục được sự hạn chế về  tính chất vật lý của thành tế bào và hoàn thành việc  loại bỏ  cơ quan. Hai loại tế bào trong khu vực loại bỏ hiển thị các hoạt tính và cấu ​​trúc khác nhau. Đặc biệt, SEC tạo thành hai đến ba lớp lignin với cấu trúc tổ ong. Trên khu vực tách rời, lignin đóng vai trò như một vòng phân tử có thể chứa các SEC riêng lẻ với nhau khi chúng tách ra khỏi cây. Ngoài ra, nó có thể hạn chế các enzym phân hủy thành tế bào ở một khu vực hạn chế, cho phép sự loại bỏ một cách chính xác.

Kwak giải thích: “Do tính chất sáng và cứng của cấu ​​trúc tổ ong, có lẽ không ngạc nhiên rằng các tế bào thực vật đã tiến hóa với một cấu trúc như vậy để hoàn thành một quá trình tế bào tiềm ẩn nhiều nguy hiểm với độ chính xác cao”.

Ngay sau khi SEC được tách rời khỏi cây, RECs tạo một thành tế bào mỏng dễ bị nhiễm trùng và nhạy cảm với tác nhân  bên ngoài. Để bảo vệ bề mặt tế bào mới hình thành, RECs tự bảo vệ mình bằng một lớp phủ bảo vệ làm bằng cutin, chịu trách nhiệm bảo vệ bề mặt chống lại tác nhân gây bệnh. Điều này cho thấy rằng REC không biểu bì thay đổi nhận dạng biến thành các tế bào biểu bì. Điều này đặc biệt thú vị vì đặc điểm nhận diện tế bào biểu bì được cho là bị giới hạn ở giai đoạn phôi thai.

Sự hình thành của lớp cutin này khác với cơ chế chữa lành vết thương thực vật. Quá trình lành vết thương  tạo một hàng rào bảo vệ làm bằng cork chứ không phải là cutin. Làm thế nào hai quá trình có liên quan vẫn còn bí ẩn.

Bùi Anh Xuân theo Phys.org