Hệ thống nhỏ vận chuyển trong suốt cải thiện vi ghép thực vật

Thiết bị trong suốt rất nhỏ và cho phép sự phát triển của bốn cây con riêng biệt. Ảnh: The Plant Journal.

Một loại ghép cây trồng đòi hỏi độ chính xác và kỹ năng rất lớn giờ đây đã được thực hiện nhanh hơn và dễ dàng hơn nhờ vào hệ thống chuyển trong suốt đơn giản. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nagoya đã phát triển một thiết bị vi ghép hướng dẫn sự phát triển của cây con và tạo điều kiện cho việc ghép các chồi phôi của một cây lên thân cây nhỏ của cây khác. Thiết bị mới cho thấy tiềm năng để tạo điều kiện nghiên cứu về những tín hiệu của cây trồng. Các chi tiết liên quan đã được công bố trên The Plant Journal. Khái niệm này có thể được mở rộng ghép cây trồng để phát triển các giống cây trồng khỏe mạnh, dẻo dai hơn. Hệ thống này đã được GRA & GREEN Inc., một công ty liên doanh khởi nghiệp từ Đại học Nagoya, đang phát triển và ứng dụng trong việc ghép cà chua.

Ghép cây là một kỹ thuật lâu đời có liên quan đến việc gắn sự phát triển của phần phía trên của một cây, được gọi là cành ghép, lên phần phía dưới của một cây khác, được gọi là gốc ghép. Trong những năm gần đây, một số chuyên gia thực vật đã bắt đầu sử dụng vi ghép: chuyển một phần rất nhỏ của một chồi mới hình thành vào gốc ghép của một cây rất trẻ. Các chuyên gia thực vật sử dụng kỹ thuật này vì nó tạo điều kiện cho các nghiên cứu về hệ thống tín hiệu điều khiển sự tăng trưởng và phát triển của cây. Vấn đề là kỹ thuật này cần con người có thể khéo léo và chính xác làm điều này dưới kính hiển vi.

"Chúng tôi đã phát triển một con chip dựa trên silicon để cải thiện tính dễ sử dụng, hiệu quả và tỷ lệ thành công của vi ghép, ngay cả đối với người dùng chưa từng được đào tạo", nhà sinh học Michitaka Notaguchi của Đại học Nagoya cho biết.

Thiết bị, được làm từ một chất đàn hồi silicon có tên là polydimethylsiloxane, rộng 3,6mm, dài 17mm và chứa bốn đơn vị giống hệt nhau. Mỗi đơn vị được hình thành từ một túi nhỏ trong đó hạt giống cây được đặt, một con đường thấp hơn cho sự phát triển của rễ và một con đường phía trên hướng dẫn sự phát triển của chồi. Một cái khe đi ngang qua các phần trên cùng của bốn đơn vị. Nó được sử dụng để chèn một lưỡi dao nhỏ cắt đứt các chồi của các cây đang phát triển. Các chồi từ các cây khác sau đó được đặt vào các con đường phía trên để ghép vào gốc ghép.

Thiết bị này giúp việc ghép dễ dàng hơn nhiều bằng cách tạo điều kiện cho sự tiếp xúc chính xác và tinh tế giữa các cành mới và gốc ghép. Các nhà nghiên cứu đã đạt được tỷ lệ ghép thành công 48-88% khi sử dụng thiết bị này. Việc ghép thành công nhất khi được thực hiện ở 27^oC và khi môi trường thạch dùng để hỗ trợ nảy mầm chứa 0,5% sucrose.

Họ sau đó đã sử dụng thiết bị để hiểu cách hợp chất nicotianamine vận chuyển sắt qua các bộ phận khác nhau của cây. Trong các thiết bị riêng biệt, họ đã trồng cây Arabidopsis bình thường, thường được sử dụng trong nghiên cứu thực vật và cây Arabidopsis đột biến thiếu nicotianamine. Sau đó, họ ghép các cành Arabidopsis bình thường lên các gốc ghép đột biến và ngược lại. Các thử nghiệm của họ cho thấy nicotianamine có nguồn gốc từ chồi hoặc rễ có thể di chuyển đến các khu vực khác và huy động sắt cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của cây.

Mỗi đơn vị trong thiết bị được thiết kế để kiểm soát và hỗ trợ tăng trưởng, cắt và ghép cây. Ảnh: The Plant Journal.

Tiếp theo nhóm sẽ phát triển hơn nữa thiết bị của họ, làm cho nó phù hợp để ghép các loại cây khác với kích cỡ hạt khác nhau. "Phát triển các thiết bị hỗ trợ cho các thí nghiệm ghép sẽ giúp kích hoạt nghiên cứu trong lĩnh vực này", Notaguchi cho biết.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org