Cách cây lúa phối hợp các tín hiệu để hợp tác với nấm đất có lợi

IDD7 đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển của arbuscule.
Nguồn: Nature Communications (2026).

Hầu hết thực vật không hấp thu chất dinh dưỡng từ đất hoàn toàn bằng sức mình. Nhiều loài hình thành mối quan hệ hợp tác với các loại nấm siêu nhỏ sống bên trong rễ và vươn ra vùng đất xung quanh. Những mối quan hệ này, gọi là cộng sinh nấm rễ arbuscular (arbuscular mycorrhizal symbioses), giúp cây tiếp cận chất dinh dưỡng, đặc biệt là phospho. Đổi lại, nấm nhận được các hợp chất giàu carbon từ cây. Nhưng làm thế nào cây phối hợp được nhiều tín hiệu cần thiết để xây dựng và duy trì sự trao đổi này?

Một nhóm nghiên cứu do phó giáo sư Shu-Yi Yang tại National Taiwan University dẫn đầu đã tìm ra một phần quan trọng của câu trả lời ở cây lúa. Nghiên cứu của nhóm, được công bố trên tạp chí Nature Communications, xác định một protein có tên IDD7 là chất điều hòa then chốt đối với phản ứng của cây trước nấm có lợi.

Khi nấm xâm nhập vào rễ lúa, chúng hình thành các cấu trúc phân nhánh mịn gọi là arbuscule bên trong một số tế bào rễ nhất định. Các cấu trúc này tạo ra một bề mặt tiếp xúc chuyên biệt để hai bên trao đổi nguồn tài nguyên. Các nhà nghiên cứu phát hiện

IDD7 được biểu hiện mạnh trong các tế bào chứa arbuscule. Những cây lúa không có IDD7 chức năng bị suy giảm sự xâm nhiễm của nấm và sự phát triển của arbuscule, trong khi việc phục hồi gen này đã khắc phục được các khiếm khuyết đó. Những phát hiện này cho thấy IDD7 quan trọng để mối quan hệ cộng sinh phát triển bình thường.

Mô hình đề xuất về cách cây lúa phối hợp các tín hiệu để thiết lập mối quan hệ có lợi với nấm đất. Trong cộng sinh nấm rễ arbuscular (arbuscular mycorrhizal, AM), nhân tố phiên mã (transcription factor) IDD7 tương tác với SLR1 và PHR2 để tăng cường biểu hiện các gen liên quan đến việc tiếp nhận nấm (fungal accommodation) và trao đổi chất dinh dưỡng, hỗ trợ sự phát triển của các cấu trúc nấm chuyên biệt gọi là arbuscule bên trong tế bào rễ. Nguồn: Nhóm nghiên cứu của Shu-Yi Yang, National Taiwan University.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu tìm hiểu cách IDD7 hoạt động. Họ phát hiện nó tương tác với hai protein điều hòa khác: SLR1, liên quan đến tín hiệu của hormone sinh trưởng thực vật, và PHR2, một chất điều hòa chính đối với các phản ứng trước mức độ sẵn có của phospho. Khi kết hợp với nhau, các protein này làm tăng hoạt động của các gen liên quan đến việc tiếp nhận nấm và trao đổi chất dinh dưỡng. Các nhà nghiên cứu cũng cho thấy IDD7 có thể gắn vào các vùng DNA liên quan đến những gen quan trọng đối với quá trình cộng sinh. Kết quả cho thấy một cơ chế mà qua đó cây lúa liên kết thông tin về tình trạng dinh dưỡng và các tín hiệu liên quan đến sinh trưởng với chương trình di truyền hỗ trợ nấm có lợi. Mặc dù nghiên cứu không trực tiếp chứng minh năng suất cây trồng tăng hay nhu cầu phân bón giảm, nghiên cứu cung cấp một nền tảng phân tử cho những nỗ lực trong tương lai nhằm tìm hiểu và có khả năng cải thiện mối quan hệ hợp tác giữa thực vật và vi sinh vật trong nông nghiệp.

Tác giả của nghiên cứu Yang, phó giáo sư sinh học thực vật tại National Taiwan University, cho biết: "Hiểu được cách thực vật phối hợp các tín hiệu này giúp chúng tôi giải thích cách chúng thiết lập mối quan hệ hợp tác thành công với nấm có lợi. Kiến thức này cuối cùng có thể hỗ trợ các chiến lược dinh dưỡng cây trồng bền vững hơn".

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org