Các tác nhân gây stress ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây cà chua và kích hoạt các phản ứng phức tạp như thế nào

Phân tích sinh lý cho thấy ảnh hưởng của độ mặn (bên trái) và cường độ chiếu sáng cao (bên phải) được áp dụng riêng lẻ lên cây trồng. Mũi tên đỏ biểu thị mức độ giảm trong khi mũi tên xanh lá cây biểu thị mức độ tăng so với điều kiện đối chứng. Nguồn: Physiologia Plantarum (2025). DOI: 10.1111/ppl.70164

Hàng năm, các yếu tố căng thẳng phi sinh học như hạn hán, nhiệt độ cao, độ mặn hoặc cường độ ánh sáng cao - kết hợp với điều kiện đất đai bất lợi do hoạt động của con người (thuốc diệt cỏ, thay đổi độ pH hoặc các chất gây ô nhiễm khác nhau như vi nhựa) và đặc biệt là sự kết hợp của những yếu tố này, dẫn đến sự suy giảm năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Nếu xu hướng này trong môi trường của chúng ta không chậm lại hoặc đảo ngược, nguồn cung cấp lương thực có thể bị giảm nghiêm trọng.

Một nhóm nghiên cứu thuộc Nhóm Sinh lý học Sinh thái và Công nghệ Sinh học tại Đại học Jaume I ở Castelló, do nhà nghiên cứu Sara Izquierdo Zandalinas dẫn đầu với sự cộng tác của José Luis Rambla Nebot, đã nghiên cứu cách thức các tổ hợp phức tạp của những điều kiện căng thẳng này ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và khả năng sống sót của cây cà chua. Nhóm nghiên cứu phân tích những phản ứng nào của cây trồng có lợi hay có hại cho quá trình thích nghi với môi trường, cũng như những thay đổi xảy ra trong quá trình trao đổi chất, protein và hormone của chúng.

Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Physiologia Plantarum .

Theo các kết quả thu được và công bố cho đến nay, tác động của việc kết hợp các loại stress khác nhau là rất rộng. Chúng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, sinh trưởng và cả sự tích tụ proline, một loại axit amin tuy có lợi cho khả năng chống chịu điều kiện bất thuận, nhưng có thể có tác động tiêu cực dưới tác động của ức chế đa yếu tố. Nghiên cứu cũng cung cấp bằng chứng thú vị về vai trò của một loại polyamine cụ thể (spermine) trong khả năng chịu đựng của thực vật đối với một loại stress kết hợp cụ thể (độ mặn và thuốc diệt cỏ paraquat).

Một kết luận khác của nghiên cứu là cơ chế loại bỏ các gốc oxy phản ứng (ROS) có thể là một chiến lược tiềm năng để tăng khả năng chịu đựng của cây trồng đối với các yếu tố bất lợi đa yếu tố. Ngoài ra, hormone axit jasmonic dường như đóng vai trò quan trọng trong quá trình thích nghi của cà chua trong điều kiện kết hợp cường độ ánh sáng cao, độ mặn và tiếp xúc với paraquat.

Cuối cùng, thông qua phương pháp tiếp cận đa ô-míc, nhóm nghiên cứu đã phân tích tác động của tối đa sáu tác nhân gây ức chế đồng thời và xác định rằng cà chua kích hoạt một chương trình phân tử cụ thể tùy thuộc vào độ phức tạp của các yếu tố tác động. Họ đã xác định được hơn 190 gen phản ứng phổ biến, cũng như các gen khác chỉ được kích hoạt trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm hai gen điều hòa chính phản ứng với ức chế nhiệt kết hợp. Khi so sánh với các loài khác, các phản ứng tương tự đã được tìm thấy, cho thấy một cơ chế thích nghi phổ quát. Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết mới cho việc phát triển các loại cây trồng có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện khắc nghiệt do biến đổi khí hậu gây ra.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org