Các nhà nghiên cứu khám phá thời điểm phấn hoa trưởng thành

Các nhà nghiên cứu của UGA đã phát hiện khi phấn hoa bắt đầu thể hiện bộ gen của chính nó, đây là một quá trình chuyển đổi chu kỳ sống chính ở thực vật. Nguồn: Getty.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình nhân giống cây trồng

Bột phấn phủ lớp màu vàng vào những chiếc xe của chúng tôi mỗi mùa xuân và trêu chọc những người bị dị ứng trong nhiều tháng liên tục, tuy nhiên phấn hoa thì nhiều hơn ở nhị của thực vật.

Nghiên cứu mới của Đại học Georgia đã xác định thời điểm phấn hoa trưởng thành và bắt đầu biểu hiện bộ gen của chính nó, một quá trình chuyển đổi chu kỳ sống chính ở thực vật.

Mỗi hạt phấn hoa thực sự là một sinh vật đa bào của riêng nó, có từ 2 đến 40 tế bào, tùy thuộc vào loài. Phấn hoa biểu hiện bộ gen của chính nó và khác biệt về mặt di truyền với cây mẹ. Điều đó có nghĩa là các hạt phấn từ một bông hoa có thể có những đặc điểm và đặc tính khác nhau, tương tự như việc bạn có thể khác với anh, chị em ruột của mình.

Khi các hạt phấn cạnh tranh để thụ phấn với noãn, chỉ những hạt phấn có các tính trạng thành công nhất mới sống sót để truyền lại thông tin di truyền của chúng cho thế hệ sau. Sự cạnh tranh gay gắt giữa các hạt phấn là một sự kiểm tra chất lượng của bộ gen ở thực vật vì các đột biến có hại sẽ bị loại bỏ khi các hạt phấn mang những đột biến này không thể cạnh tranh được.

Trước khi công trình này xuất bản trên tạp chí Science ngày 28 tháng 1, các nhà khoa học không chắc khi nào phấn hoa bắt đầu thể hiện thông tin di truyền của chính nó.

 “Từ khi phấn hoa thể hiện bộ gen của riêng nó, chọn lọc tự nhiên có thể tác động trực tiếp lên phấn hoa. Brad Nelms, tác giả chính của nghiên cứu và là phó giáo sư sinh học thực vật tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Franklin đã cho biết: “Nếu chúng ta có kiến thức tốt hơn về mức độ và thời gian của việc chọn lọc phấn hoa, điều này sẽ giúp chúng ta dự đoán tốt hơn cách thức các loài thực vật thích nghi với thay đổi của môi trường. Chúng tôi thậm chí có thể sử dụng phương pháp chọn lọc phấn hoa để gia tăng tốc độ chọn tạo giống cây trồng, chẳng hạn như chọn các loại cây trồng chịu nhiệt tốt hơn”.

Phấn hoa giống như những tinh thể màu xanh lục sáng trên một tấm lụa ngô dưới kính hiển vi huỳnh quang (Ảnh đã được kiểm duyệt).

“Cuộc sống ẩn giấu” của phấn hoa

Sự lựa chọn phấn hoa là chìa khóa để nhân giống thành công. Nhưng sự phát triển của phấn hoa rất dễ bị ảnh hưởng do nhiệt độ bất lợi.

Nhiệt độ tăng cao có thể gây ra thiệt hại không thể phục hồi cho bản thân cây trồng và cũng có thể làm thay đổi lượng phấn hoa được tạo ra bởi một loại cây nhất định. Ngược lại, điều đó cùng với những thay đổi khác do nhiệt gây ra đối với chu kỳ sinh sản hữu tính của thực vật cuối cùng có thể dẫn đến năng suất cây trồng thấp hơn, một mối quan tâm chính đối với an ninh lương thực.

 “Ví dụ, tất cả các tinh bột được tạo ra từ hạt ngũ cốc cũng được tạo ra từ quá trình thụ phấn”, Nelms nói. “Tương tự như vậy, chúng tôi đang tìm ra những cách thức mà ở những nơi đó chúng tôi có thể thực sự làm mất di truyền chức năng một cách trực tiếp trên phấn hoa”.

Phấn hoa, được hiển thị ở đây dưới kính hiển vi, thực sự là một sinh vật đa bào của riêng nó, với từ 2 đến 40 tế bào tùy thuộc vào loài (Ảnh đã được kiểm duyệt).

Các nhà nghiên cứu đã giải trình tự nội dung RNA từ các tế bào phấn hoa ngô trong 26 ngày, bắt đầu bằng việc hình thành các bào tử trong một quá trình được gọi là sự phân bào giảm nhiễm và kết thúc bằng việc phấn hoa đã hình thành hoàn toàn tách khỏi cây mẹ của nó.

“Điều mà nhiều người nghĩ đến khi chúng ta nghĩ về phấn hoa là khi chúng ta nhìn thấy một bông hoa và bạn thấy phấn hoa sắp rụng, nhưng sự phát triển của phấn hoa thực sự bắt đầu rất sớm ở hoa”, Nelms nói. “Ví dụ, đối với cây ngô, tôi gieo một hạt xuống đất, và năm hoặc sáu tuần sau, cây phát triển ngang ngực tôi. Bạn sẽ không thấy bất kỳ dấu hiệu nào của sự ra hoa, nhưng những sinh vật đó đã phát triển sâu bên trong cây. Đó là loại quá trình ẩn dấu phức tạp mà trước đây chúng ta chưa từng thấy ở thực vật”.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org