Ethylene và oxy được phát hiện là chất thúc đẩy quá trình tái tạo lớp vỏ ngoài của cây sau khi cây bị tổn thương

Cảm nhận tổn thương ở lớp mô ngoài ở rễ cây Arabidopsis và các ứng dụng tiềm năng của nó. Nguồn: Viện Sinh thái và Địa lý Tân Cương.

Thực vật có khả năng phi thường trong việc cảm nhận tổn thương mô và nhanh chóng tái tạo các lớp bảo vệ bên ngoài, một quá trình quan trọng để tồn tại trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Lớp vỏ ngoài – một mô bảo vệ chuyên biệt được tìm thấy ở nhiều loài thực vật thân gỗ – đóng vai trò như một rào cản quan trọng chống lại sự mất nước, mầm bệnh và tổn thương cơ học. Tuy nhiên, việc hiểu cách các phân tử khí cho phép thực vật nhanh chóng phát hiện các vết rách bề mặt từ lâu vẫn còn là một điều bí ẩn.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Plant Communications vào ngày 08 tháng 12, một nhóm nghiên cứu do giáo sư Chen Yaning từ Viện Sinh thái và Địa lý Tân Cương (XIEG) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã báo cáo những hiểu biết mới về tín hiệu vết thương được điều chỉnh bởi khí ở thực vật. Bằng cách xem xét những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực này, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng những thay đổi trong động lực khuếch tán của ethylene và oxy trong mô thực vật cung cấp một phương tiện hiệu quả và nhanh chóng để cảm nhận các vết rách trong lớp bảo vệ bề mặt.

Tiến sỹ Hassan Iqbal, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Khi lớp bảo vệ bên ngoài của cây bị tổn thương, khí ethylene nội sinh sẽ dễ dàng thoát ra khí quyển hơn (thoát khí), trong khi oxy từ môi trường xâm nhập vào mô (hấp thụ khí)".

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những thay đổi trong các tầng khí này làm thay đổi môi trường vi mô xung quanh vùng bị thương, có khả năng kích hoạt các con đường di truyền và trao đổi chất liên quan đến sự tái tạo lớp vỏ ngoài. Phản ứng này bao gồm việc kích hoạt sự phân chia và biệt hóa tế bào trong lớp màng bảo vệ, tiếp theo là sự tích lũy các hợp chất bảo vệ như suberin và lignin, giúp khôi phục tính toàn vẹn của hàng rào.

Họ cũng so sánh các chiến lược phản ứng với vết thương ở các bộ phận khác nhau của cây. Họ nhận thấy rằng ở rễ, động lực của ethylene và oxy đóng vai trò then chốt trong việc phát hiện tổn thương sớm. Ngược lại, các mô trên không, thường không phát triển lớp vỏ ngoài cổ điển, có thể dựa nhiều hơn vào các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, chẳng hạn như các chất dễ bay hơi từ lá xanh (GLV), để nhận biết và phản ứng với các tổn thương. Những khác biệt này làm nổi bật các cơ chế đa dạng và chuyên biệt mà thực vật đã tiến hóa để đối phó với tổn thương mô trong các bối cảnh sinh thái khác nhau.

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với nông nghiệp và quản lý sau thu hoạch. Hiểu và tăng cường các quá trình chữa lành vết thương tự nhiên này có thể giúp giảm tổn thất mùa màng trong quá trình bảo quản, cải thiện chất lượng các loại cây trồng chủ lực như củ và rễ, và phát triển các phương pháp điều trị hoặc môi trường bảo quản được kiểm soát nhằm thúc đẩy sự tái tạo mô nhanh chóng.

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org