Auxin cho biết các tế bào chồi hoa ngừng tăng trưởng và bộ nhụy bắt đầu hình thành trong hoa

Nguồn: Nobutoshi Yamaguchi, Jiangbo Huang, Yifeng Xu, Keitaro Tanoi, Toshiro Ito. Fine-tuning of auxin homeostasis governs the transition from floral stem cell maintenance to gynoecium formation. Nature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-01252-6

Các đột biến kép này không làm ngừng tăng trưởng mô phân sinh của hoa và tiếp tục tạo ra thêm các cơ quan của hoa. Credit: Toshiro Ito

Nhiều thực phẩm cung cấp cho người và động vật như là các loại hạt và quả có nguồn gốc từ những cây có hoa. Hoa được hình thành từ những nhóm của những tế bào chồi phân chia ở những điểm kết thúc của các chồi, và sự phân chia của những tế bào này bị ngưng ở một giai đoạn phát triển riêng biệt ngay lúc những bộ phận của hoa hình thành.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Viện Khoa học và Công nghệ Nara (NAIST) cung cấp sự hiểu biết sâu sắc mới ở cấp độ phân tử về sự kết hợp của ngừng sinh trưởng và phát triển bộ phận của hoa bằng cách cho thấy sự tác động lẫn nhau giữa hai phân tử, CRABS CLAW và TORNADO2. Kết quả nghiên cứu được xuất bản trong tạp chí Nature Communications, mô tả các giai đoạn quan trọng ở cấp độ phân tử phải xuất hiện để cho tế bào chồi hoa ngừng phát triển và bắt đầu chuyển sang giai đoạn phát triển của các cơ quan sinh sản. Họ đã chỉ ra rằng hóc môn auxin từ thực vật kiểm soát sự thay đổi từ việc phân chia tế bào đến sự phát triển bộ phận sinh sản cái.

Giáo sư Toshiro Ito của NAIST giải thích: "Việc ngừng phát triển của tế bào chồi hoa và bắt đầu phát triển bộ nhụy được quy định chặt chẽ theo không gian và thời gian. Chúng tôi quan tâm là sự phối hợp của hai yếu tố này. Việc ngừng phát triển của tế bào chồi hoa phụ thuộc vào sự kích hoạt của hai gen, một là CRABS CLAW và gen còn lại là KNUCKLES. Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã báo cáo ảnh hưởng của KNUCKLES đối với ngừng tăng trưởng của tế bào chồi hoa vì vậy trong nghiên cứu này trọng tâm là về CRABS CLAW. Do đó, giáo sư Ito đã nhờ Phó giáo sư Nobutoshi Yamaguchi chuẩn bị các hạt giống của cây Arabidopsis thaliana có các đột biến trong CRABS CLAW và KNUCKLES.

Các đột biến kép mang đến cho các nhà khoa học kết luận rằng sự điều chỉnh của CRABS CLAW về ngừng tăng trưởng của tế bào chồi hoa phụ thuộc vào qúa trình phiên mã của protein TORNADO2. "TORNADO2 điều chỉnh cân bằng auxin nội sinh và ngoại sinh. Auxin là một hóc môn thực vật thúc đẩy sự phát triển của đỉnh chồi", Phó Giáo sư Yamaguchi cho biết.

Thật vậy, họ phát hiện ra rằng CRABS CLAW ngăn chặn sự biểu hiện TORNADO2 bằng cách liên kết với một khu vực được bảo tồn tiến hóa trong gen TORNADO2, gợi ý tương tác này là phổ biến ở các loài thực vật khác nhau vượt ra ngoài giới hạn của cây Arabidopsis thaliana. Sự liên kết ràng buộc này được cho thấy ảnh hưởng nhiều hơn đến biểu hiện của TORNADO2 và theo đó làsự phân bố của auxin trong các chồi hoa. Nghiên cứu cho thấy một hướng dẫn về cách thức CRABS CLAW điều tiết việc ngừng tăng trưởng của các tế bào chồi hoa và sự phát triển của bộ nhụy.

"Chúng tôi phát hiện ra rằng CRABS CLAW điều chỉnh sự ổn định auxin nội sinh và ngoại sinh thông qua sự tương tác của nó với gen TORNADO2. Kết quả này diễn tả một liên kết cơ học khéo léo giữa ngừng phát triển của tế bào chồi hoa và sự phát triển của bộ nhụy", Phó Giáo sư Yamaguchi thổ lộ.

Giáo sư Ito cho biết: "Vì cây có hoa quá quan trọng đối với việc cung cấp thực phẩm cho chúng ta nên sự hiểu biết cơ bản về sự phát triển của hoa sẽ giúp cải thiện nó”. "Sự hiểu biết như vậy có tác động quan trọng đối với sinh học cơ bản và có thể giúp tạo ra những tiến bộ về công nghệ sinh học cho việc sản xuất những cây trồng có giá trị cao".

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.