Các nhà nghiên cứu phát hiện một bộ phận cành non/mền của cây đã được sử dụng để bảo vệ thực vật chống lại sự tấn công của động vật

Các nhà nghiên cứu đã xác định bộ phận cành non/mềm sinh học quan trọng đầu tiên ở thực vật phát ra âm thanh báo động sau cuộc tấn công của các loài động vật như sâu bướm gặm lá. Thực hiện: Đại học California - San Diego.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã biết rằng thực vật tự bảo vệ mình khỏi sự tàn phá của sâu bướm đói và các loài động vật ăn thực vật khác thông qua các hệ thống phản ứng tinh vi, sản phẩm của hàng triệu năm tiến hóa.

Các cơ chế sinh học nền tảng cho mô hình phòng thủ chống lại cuộc tấn công này đã được các nhà sinh học thực vật theo đuổi một cách mạnh mẽ vì những chi tiết đó sẽ giúp mở ra một loạt các chiến lược mới để cải thiện sức khỏe thực vật. Từ việc chống lại thiệt hại của sâu bệnh hại cây trồng đến kỹ thuật mạng lưới lương thực toàn cầu mạnh mẽ hơn, những thông tin này rất có giá trị để đảm bảo năng suất bền vững và đáng tin cậy.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học California San Diego và các đồng nghiệp của họ đã xác định được bộ phận cành non/mềm sinh học quan trọng đầu tiên, hoặc cơ quan cảm thụ, phát ra âm thanh báo động ở thực vật đặc biệt khi động vật ăn cỏ tấn công. Khám phá được mô tả trong ấn phẩm trực tuyến của Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Động vật như người, bò và côn trùng là những sinh vật dị dưỡng lấy năng lượng trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua việc tiêu thụ các sinh vật tự dưỡng, chẳng hạn như thực vật quang hợp. Nền tảng cơ bản này định hình các tương tác sinh học trên khắp hành tinh Trái đất. Hơn 30 năm trước, các nhà sinh vật học thực vật đã hiểu rằng thực vật có thể cảm nhận được sự tấn công từ các loài động vật ăn cỏ theo cách khác với thiệt hại do mưa đá gây ra hoặc cành cây đổ.

Tương tự như cách thức phòng vệ miễn dịch của con người chống lại sự tấn công từ virus, thực vật đã được chứng minh là phản ứng với mối nguy hiểm từ động vật ăn thực vật thông qua hệ thống miễn dịch phức tạp của các thụ thể. Sử dụng một phương pháp xác định chính xác các biến thể di truyền, được gọi là di truyền thuận, nghiên cứu do Adam Steinbrenner, Alisa Huffaker và Eric Schmelz thuộc Phòng Khoa học Sinh học của UC San Diego đã cho phép khám phá ra thụ thể inceptin, được gọi là INR, ở cây đậu. Cơ quan cảm thụ phát hiện các mảnh protein thực vật được giải phóng ngẫu nhiên dưới dạng sản phẩm tiêu hóa trong quá trình sâu bướm nhai nuốt, do đó cho phép thực vật nhận biết sự tấn công của sâu bướm.

Schmelz đã cho biết: “INR đại diện cho cơ chế được ghi nhận đầu tiên của thụ thể bề mặt tế bào thực vật chịu trách nhiệm nhận thức động vật,” công trình của người đã được hoàn thành bằng cách giải cấu trúc và tận dụng cuộc chạy đua vũ trang tiến hóa tích cực giữa thực vật và động vật ăn cỏ. "Công trình của chúng tôi cung cấp một số hiểu biết cơ học được xác định sớm nhất về câu hỏi làm thế nào thực vật nhận ra các loài động vật ăn cỏ tấn công khác nhau và kích hoạt khả năng miễn dịch cho động vật. Đó là một câu hỏi cơ bản trong sinh học đã được theo đuổi trong 30 năm".

Ngoài đậu, phát hiện này còn làm tăng mối quan tâm đến việc sử dụng INR và các thụ thể tiềm năng khác vẫn chưa được khám phá, như một cách để tăng cường khả năng phòng thủ ở các loại cây nông nghiệp thiết yếu.

Schmelz đã cho biết: “Một bài học quan trọng là cơ chế nhận thức của thực vật đối với động vật ăn cỏ có thể được xác định chính xác và chuyển vào cây trồng để tăng cường khả năng bảo vệ. "Chúng tôi đã chỉ ra một ví dụ nhưng rõ ràng là hàng trăm nếu không phải hàng nghìn cơ hội tồn tại để xác định và xếp chồng các đặc điểm chính để tăng cường khả năng miễn dịch của cây trồng đối với động vật ăn cỏ".

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org