Bằng cách nào cây cà chua sử dụng rễ của chúng để cung cấp nước trong lúc hạn hán
Thứ hai, 08-01-2024 | 08:17:07
|
Thực vật phải linh hoạt để tồn tại trước những thay đổi của môi trường và các phương pháp thích ứng mà chúng triển khai thường phải thay đổi giống như những thay đổi về khí hậu và điều kiện mà chúng thích nghi. Để đối phó với hạn hán, rễ cây tạo ra một loại polymer không thấm nước gọi là suberin, ngăn cản nước chảy lên lá, ở nơi mà nó sẽ nhanh chóng bay hơi. Nếu không có suberin, việc mất nước sẽ giống như việc để vòi nước chảy.
Ở một số thực vật, suberin được sản xuất bởi các tế bào nội bì lót các mạch bên trong rễ. Nhưng ở những loại khác, như cà chua, suberin được sản xuất trong các tế bào ngoại bì nằm ngay dưới bề mặt rễ.
Vai trò của suberin ngoại bì từ lâu vẫn chưa được biết đến, nhưng một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Davis, công bố ngày 2 tháng 1 trên tạp chí Nature Plants cho thấy rằng nó có chức năng tương tự như suberin nội bì và nếu không có nó, cây cà chua sẽ ít có khả năng đối phó với sự thiếu nước. Thông tin này có thể giúp các nhà khoa học thiết kế các loại cây trồng chịu hạn.
Siobhan Brady, giáo sư tại Khoa Sinh học Thực vật và Trung tâm Genome của UC Davis, đồng thời là tác giả chính của bài báo, cho biết: “Điều này bổ sung suberin phía bên ngoài da vào hộp công cụ của chúng tôi nhằm giúp thực vật tồn tại lâu hơn và đối phó với hạn hán. Nó gần giống như một trò chơi ghép hình - nếu bạn có thể tìm ra tế bào nào có những biến đổi để bảo vệ cây trồng trong điều kiện môi trường khó khăn, bạn có thể bắt đầu đặt những câu hỏi như, nếu bạn xây dựng những hệ thống phòng thủ đó chồng lên nhau, liệu nó có làm cho cây trồng mạnh mẽ hơn không”.
Trong nghiên cứu mới, TS. Alex Cantó-Pastor, đã làm việc với Brady và một nhóm cộng tác viên quốc tế để khám phá vai trò của suberin ngoại bào và lập bản đồ các con đường di truyền điều chỉnh quá trình sản xuất của nó.
Kết hợp phương pháp mới và cổ điển
Brady cho biết: “Đó thực sự là sự kết hợp giữa phương pháp cổ điển và tiên tiến cho phép chúng tôi xem xét cả quá trình đang diễn ra trong một tế bào riêng lẻ và những gì bạn nhìn thấy trong toàn bộ cây. Vì vậy, đi từ siêu nhỏ đến thực sự rất lớn”.
Công trình mới của giáo sư Siobhan Brady và Alex Cantó-Pastor tại Trường Khoa học Sinh học UC Davis cho thấy cây cà chua có thể tự làm cho chính nó chịu hạn tốt hơn bằng cách tạo ra một chất sáp, suberin, trong rễ của chúng. Nguồn: TJ Ushing/UC Davis College of Biological Sciences.
Brady, Cantó-Pastor và các đồng nghiệp bắt đầu bằng cách xác định tất cả các gen được các tế bào biểu bì rễ sử dụng tích cực. Sau đó, họ thực hiện chỉnh sửa gen để tạo ra các chủng cây cà chua đột biến thiếu phiên bản chức năng của một số gen mà họ nghi ngờ có thể liên quan đến việc sản xuất suberin. Họ đã phát hiện ra 7 gen cần thiết cho sự lắng đọng suberin.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm vai trò của suberin phía mặt ngoài trong khả năng chịu hạn bằng cách cho một số cây cà chua đột biến tiếp xúc với hạn hán kéo dài 10 ngày. Đối với những thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu tập trung vào hai gen: SIASFT, một loại enzyme liên quan đến sản xuất suberin và SlMYB92, yếu tố phiên mã kiểm soát sự biểu hiện của các gen khác liên quan đến sản xuất suberin.
Các thí nghiệm đã xác nhận rằng cả hai gen đều cần thiết cho việc sản xuất suberin và nếu không có chúng, cây cà chua sẽ ít có khả năng đối phó với sự thiếu nước. Cây đột biến phát triển tốt như cây bình thường khi được tưới nước đầy đủ nhưng trở nên héo hơn đáng kể sau 10 ngày không được tưới nước.
Brady cho biết: “Trong cả hai trường hợp bạn phải có đột biến ở những gen đó, cây trồng sẽ bị ức chế hơn và chúng không thể phản ứng với điều kiện hạn hán”.
Sau khi chứng minh được giá trị của suberin trong môi trường nhà kính, các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch thử nghiệm khả năng chống hạn của suberin trên đồng ruộng.
Brady cho biết: “Chúng tôi đang nỗ lực tận dụng phát hiện này và đưa nó vào thực địa để thử nghiệm cho cà chua có khả năng chịu hạn tốt hơn”.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org
|
Trở lại In Số lần xem: 219 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|