Huân chương Ðộc lập
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Huân chương Lao động
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Giải thưởng Nhà nước
- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)
- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)
Giải thưởng VIFOTEC
- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)
- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)
- Giống Sắn KM 140 (2010)
![]() |
|
![]() |
|
Người gác cổng tự nhiên: cách thực vật sử dụng rào cản để duy trì mối quan hệ lành mạnh
Thứ tư, 26-03-2025 | 08:08:10
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu chọn giống cây trồng Max Planck, Đại học Cologne và Đại học Copenhagen đã phát hiện ra một chức năng tiềm ẩn của dải Casparian – một cấu trúc rễ nổi tiếng nhất vì hoạt động như một yếu tố bảo vệ của cây. Hóa ra rào cản tự nhiên này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cây họ đậu nhận được lượng nitơ phù hợp từ các đối tác vi khuẩn của chúng. Những phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí Science, có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách thực vật và vi khuẩn đàm phán các thỏa thuận kinh doanh ngầm của chúng.
Nitơ: Món ăn vặt ưa thích của thực vật
Thực vật cần nitơ để phát triển, nhưng chúng không thể chỉ lấy nitơ từ không khí như chúng ta lấy oxy. Nếu đất không đủ, nông dân phải bón thêm phân bón – một giải pháp tốn kém và gây hại cho môi trường, vì lượng nitơ dư thừa có thể rò rỉ vào nước ngầm.
Nhưng các loại cây họ đậu, bao gồm đậu lăng và đậu phộng, có một mẹo ở ống bọc ngoài. Chúng phát triển các nốt sần rễ đặc biệt chứa vi khuẩn thân thiện gọi là vi khuẩn cộng sinh, lấy nitơ từ không khí và chuyển đổi thành dạng mà cây có thể sử dụng. Đổi lại, vi khuẩn lấy đường từ cây. Đây là tình huống kinh điển "bạn gãi lưng tôi, tôi sẽ gãi lưng bạn".
Kiểm soát các nốt sần: Cuộc trò chuyện nhóm từ gốc đến lá
Sự hình thành nốt sần không phải là ngẫu nhiên – nó được kiểm soát chặt chẽ dựa trên lượng nitơ có trong đất. Nếu không đủ, rễ sẽ gửi tín hiệu báo động (một peptide gọi là CEP1) đến lá, phản ứng bằng cách tắt gen chặn nốt sần được gọi là yêu thương quá nhiều (too much love – TML). Điều này cho phép cây hình thành các nốt sần và nhận được nhiều nitơ hơn. Giống như một cuộc trò chuyện nhóm được tổ chức tốt, nơi mọi người đều cập nhật về cuộc khủng hoảng nitơ.
Nhưng đây là lúc mọi thứ trở nên kỳ lạ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng dải Casparian (CS), một rào cản chống thấm nước trong rễ cây, phát triển cùng lúc với các nốt sần. CS thường hoạt động như một người bảo vệ VIP, quyết định nước và chất dinh dưỡng nào có thể đi vào hệ thống mạch của cây. Tuy nhiên, các nốt sần hình thành bên ngoài rào cản này – vì vậy tại một số thời điểm, chúng cần phải lén đưa chất dinh dưỡng qua nó.
Vai trò ẩn giấu của Người gác cổng
Để điều tra, Tonni Andersen và nhóm của ông đã nghiên cứu Lotus japonicus, một loại cây họ đậu mẫu, bằng cách sử dụng những hiểu biết sâu sắc từ cây Arabidopsis không có nốt sần. Khi họ loại bỏ CS ở những cây đột biến, các nốt sần hình thành chậm hơn trong điều kiện thiếu nitơ. Nhưng vấn đề không phải là rào cản rễ bị rò rỉ mà là sự cố trong giao tiếp. Những cây đột biến gặp khó khăn trong việc sản xuất CEP1, vì vậy cây không ghi nhận đúng tình trạng thiếu nitơ và làm chậm quá trình hình thành nốt sần.
Rễ của cây Lotus japonicus hình thành các nốt sần (có thể nhìn thấy dưới dạng cấu trúc hình cầu) chứa vi khuẩn cộng sinh, cho phép cố định nitơ.
Khi vi khuẩn trở nên quá tham lam
Điều đáng ngạc nhiên hơn nữa là nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng bản thân các nốt sần chứa một phiên bản nhỏ của dải Casparian. Bên trong các nốt sần, CS đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý hoạt động trao đổi giữa cây và vi khuẩn, đảm bảo quá trình trao đổi diễn ra công bằng. Khi CS bị loại bỏ bên trong các nốt sần, mọi sự kiểm soát đều mất đi – đường từ cây tràn vào không được kiểm soát, biến nốt sần thành một bữa tiệc buffet cho vi khuẩn ăn thỏa thích. Kết quả là gì? Vi khuẩn trở nên béo và vui vẻ nhưng ngừng cố định nitơ, khiến cây không có nguồn dinh dưỡng tăng cường rất cần thiết.
Trong hơn một thế kỷ, dải Casparian được biết đến như người gác cửa của rễ cây, kiểm soát những gì đi vào cây. Nhưng nghiên cứu này cho thấy nó có một nhiệm vụ thứ hai: điều chỉnh quá trình trao đổi chất tinh tế giữa thực vật và vi khuẩn. Bằng cách khám phá ra vai trò bất ngờ này, các nhà nghiên cứu hiện có một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu cách thực vật kiểm soát vi khuẩn của chúng – đảm bảo mối quan hệ hợp tác ngầm của chúng không biến thành sự ăn bám một chiều.
"Công trình này cung cấp những hiểu biết mới về cách thực vật và vi khuẩn tương tác và thiết lập một hệ thống mô hình hoàn toàn mới với mục tiêu nghiên cứu cách thức liên kết có lợi có thể xảy ra ở những nơi chật hẹp", Tonni Grube Andersen cho biết.
Võ Như Cầm theo Viện Max Planck.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() ![]() ![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|