Các nhà khoa học giải mã bản chất “ký sinh” của cây dây leo

Khả năng uốn mình vươn lên trên thân cây và các loài thực vật khác hoặc thậm chí bám lên nhà cửa hay cột đèn của cây dây leo luôn được xem là một hiện tượng thú vị của tự nhiên. Tuy nhiên, đằng sau vẻ ngoài kỳ diệu ấy là một hành vi mang tính ký sinh: khi bám vào các sinh vật khác, dây leo có thể che khuất ánh sáng cần thiết cho sự phát triển của cây chủ, đồng thời siết chặt thân cây khiến dòng nước và các chất dinh dưỡng không thể lưu thông bình thường.

Mặc dù những tác động này đã được biết đến từ lâu, nhưng cơ chế giúp dây leo có thể tìm kiếm, bám vào và leo lên cây chủ vẫn chưa được hiểu rõ. Mới đây, một nhóm nghiên cứu quốc tế hiện đã tìm ra “công thức” giúp dây leo thực hiện quá trình này, đó là sự kéo dài nhanh chóng của thân, khả năng di chuyển theo hướng xác định và việc hình thành các tế bào tiếp xúc chuyên biệt. Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một họ gene đóng vai trò điều khiển cơ chế này. Nghiên cứu cho thấy các cơ chế phân tử có liên quan chặt chẽ đến chuyển động của thực vật - một hiện tượng trước đây chưa được hiểu rõ. Phát hiện này đồng thời cung cấp cái nhìn sâu hơn về các loài dây leo ký sinh, vốn được xem là mối đe dọa đối với cây cối và nhiều loài thực vật khác, trong khi cây xanh lại đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và lưu trữ carbon dioxide trong khí quyển.

Trước đây, các nhà khoa học đã biết rằng những cành cây lớn có thể uốn cong nhờ sự hình thành của các tế bào sợi đặc biệt gọi là G-fibers, các tế bào có khả năng co rút. Trong một nghiên cứu được công bố năm trước, nhóm của Joyce Onyenedum đã phát hiện các tế bào G-fiber xuất hiện phổ biến trong thân cây dây leo. Tuy nhiên, vai trò cụ thể của chúng vẫn chưa được xác định rõ. Trong nghiên cứu mới đăng trên tạp chí New Phytologist, Onyenedum và các cộng sự  đã tiếp tục tìm lời giải cho câu hỏi này.

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm khoa học đã khảo sát dây leo đậu, một loài được trồng phổ biến trên toàn thế giới, thường thấy trong các khu vườn gia đình và có đặc điểm phát triển theo chiều thẳng đứng. Các nhà nghiên cứu đặc biệt tập trung vào vai trò của một loại hormone thực vật mang tên brassinosteroid, vốn được biết đến là yếu tố điều hòa nhiều quá trình phát triển của cây, bao gồm cả sự kéo dài thân. Họ so sánh sự phát triển của cây đậu bình thường với một cây được biến đổi để sản sinh lượng hormone này ở mức cao hơn. Kết quả cho thấy lượng hormone dư thừa đã ức chế sự hình thành các tế bào G-fiber, tạo ra những “dây leo lười biếng” - thân cây kéo dài quá nhanh nhưng di chuyển thiếu định hướng. Trong các thí nghiệm ghi hình theo thời gian, cây đậu có mức hormone bình thường leo bám hiệu quả, trong khi cây có hormone dư thừa lại phát triển mất cân bằng và không thể leo bám đúng cách.

Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một gene tiềm năng mang tên XTH5, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển cấu trúc của thực vật và được biểu hiện đặc biệt trong quá trình hình thành tế bào G-fiber. Điều này cho thấy gene này có thể là yếu tố then chốt giúp dây leo có khả năng cuộn và bám vào cây chủ. Các nhà khoa học cho biết những gene như XTH5 cho phép thực vật tái cấu trúc thành tế bào của chúng - những cấu trúc phức tạp mang lại độ bền và độ linh hoạt cho cây. Nghiên cứu đã chứng minh rằng quá trình tái cấu trúc thành tế bào là yếu tố quan trọng trong các dạng chuyển động của thực vật như hiện tượng quấn leo.

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự kết hợp giữa kéo dài nhanh, di chuyển có định hướng và sự hình thành các loại tế bào chuyên biệt giúp dây leo điều chỉnh chuyển động, tìm kiếm và cuối cùng bám chặt vào cây chủ. Qua đó, các nhà khoa học đã giải mã được phần nào bí mật đằng sau hành vi đặc trưng của loài thực vật này.

N.P. A - NASTIS, theo NYU