|
 Đang trực tuyến :
26 |
|
 Số lượt truy cập :
33340448 |
|
|
|
|
|
Sấy khô nhưng không chết: Truy tìm cơ chế đối phó tình trạng khan hiếm nước từ rêu đến thực vật có hoa
Thứ năm, 07-03-2024 | 08:35:46
|
|
Tưởng tượng: Bạn tìm thấy những tàn tích khô héo của một cây philodendron từng tươi xanh một thời trên kệ sách của mình và nhận ra rằng bạn không thể nhớ lần cuối cùng bạn tưới cây trong nhà là khi nào. Bạn ngâm đất với nước, hy vọng có thể thổi sự sống trở lại vào lớp vỏ khô héo của nó, nhưng nó vô ích. Cây đã bị mất nước quá lâu và đã gây ra những thiệt hại không thể khắc phục được.
Bây giờ hãy tưởng tượng rằng không phải những cây trồng trong nhà bị bỏ quên của bạn phải chịu một thời gian sinh trưởng khô hạn không mong đợi, mà là một cánh đồng lúa mì. Với những thay đổi của khí hậu toàn cầu, những điều như vậy đang trở nên phổ biến hơn và là mối quan tâm của nông dân, người tiêu dùng cũng như các nhà nghiên cứu khi mối đe dọa đối với an ninh lương thực ngày càng gia tăng.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu thực vật có thể chịu được những điều kiện môi trường khắc nghiệt và khô hạn? Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng có thể khô đi nhưng vẫn tồn tại, để khi có đủ nước, chúng sẽ sống lại?
S. ruralis moss. Nguồn: J. Baughman Ekwealor.
Khái niệm “Bị khô mà không chết” hay khả năng chịu khô hạn này là một sự thích nghi cho phép thực vật xâm nhập vào đất và vẫn được hữu dụng bởi các loài chọn lọc trên khắp giới thực vật. Trong một nghiên cứu mới được công bố trên New Phytologist, một nhóm liên ngành bao gồm các nhà nghiên cứu từ Viện Boyce Thompson (BTI) đã khám phá sự tiến hóa của hiện tượng này ở một nhóm rêu và tìm ra một sợi chỉ chung xuyên suốt 450 triệu năm tiến hóa của thực vật.
Nghiên cứu này là một phần trong sự nỗ lực rất lớn nhằm tìm hiểu tính đa dạng sinh học của rêu, tập trung vào các loài Syntrichia. Những loại rêu đặc biệt này có vai trò sinh thái quan trọng trong lớp vỏ sinh học ở vùng đất khô hạn, được tiến sỹ Brent Mishler, giáo sư tại Đại học California, Berkeley và là một trong những nhà nghiên cứu dẫn đầu của dự án mô tả là “lớp bề mặt sống của trái đất”. Đó là một cộng đồng sinh vật phức tạp tạo thành lớp vỏ trên bề mặt đất và có nhiệm vụ duy trì sự ổn định và độ phì của đất bên dưới, tương tự như cách hệ vi sinh vật trên da con người đóng vai trò thiết yếu đối với sức khỏe của chúng ta.
Tiến sỹ Melvin Oliver, nhà nghiên cứu của USDA, đã nghỉ hưu và hiện là giáo sư phụ trợ tại Đại học Missouri-Columbia, đã nghiên cứu những loài rêu này trong bốn mươi năm và tập hợp một nhóm các nhà nghiên cứu đa dạng để nghiên cứu các khía cạnh khác nhau của dự án, từ hệ gen và phiên mã đến phát sinh gen và sinh lý học. Dựa trên nghiên cứu trước đây về bộ gen Syntrichia caninervis, nghiên cứu này chứng kiến trình tự và tập hợp bộ gen Syntrichia Ruralis cũng như lập hồ sơ về những thay đổi biểu hiện gen đi kèm với tình trạng mất nước và bù nước của hai loài này.
Tiến sỹ Jenna Ekwealor, Trợ lý giáo sư tại Đại học Bang San Francisco và đồng tác giả, giải thích: “Những loài này có quan hệ họ hàng rất chặt chẽ nhưng cũng có những đường khó trên cát, theo nghĩa đen là trên sa mạc, nơi chúng sống ở những môi trường sống khác nhau”. Cô mô tả S. caninervis là một chuyên gia trong môi trường khô ráo trong khi S. Ruralis, một nhà tổng quát, có thể phát triển mạnh trong những môi trường có nguồn nước sẵn có rộng rãi hơn.
Cả S. caninervis và S. Ruralis đều có khả năng chịu khô hạn, nhưng do các ưu tiên về môi trường cụ thể, chúng có thể có các chiến lược hơi khác nhau (tức là sử dụng các công cụ phân tử khác nhau) để làm khô và bù nước. Bằng cách so sánh cách hai loài này quản lý quá trình hồi sinh, chúng ta có thể hiểu được cách rêu đối phó với tình trạng khan hiếm nước và các cơ chế đó đã phát triển như thế nào. Điều thú vị là, những hiểu biết sâu sắc từ bài báo cho thấy rằng những loài rêu có liên quan chặt chẽ này sử dụng các con đường tương tự để điều phối quá trình khử nước nhưng khác nhau về cách chúng quản lý quá trình bù nước – điều gì đó sẽ cần được nghiên cứu thêm.
Hiểu biết về cơ chế chịu hạn của rêu có thể làm sáng tỏ các quá trình tương tự ở thực vật có hoa. Trong một quá trình gợi nhớ đến sự hồi sinh của rêu, hạt của thực vật có hoa sẽ khô đi khi chúng trưởng thành, đưa chúng vào trạng thái ngủ đông cho phép chúng tồn tại cho đến khi điều kiện môi trường tối ưu.
MYB55, một chất điều hòa được xác định bởi nhà nghiên cứu Sau tiến sỹ Xiaodan Zhang của BTI, có mặt trong rêu và thực vật có hoa và dường như đóng vai trò trong quá trình hồi sinh và ngủ của hạt giống. Điều này nói lên “một cơ chế tiến hóa được bảo tồn ở các loài thực vật khác nhau”, như tiến sỹ Zhang mô tả, “cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự tiến hóa của các phản ứng căng thẳng ở thực vật và cách một số gen quan trọng nhất định được bảo tồn và tái sử dụng trong suốt thời gian tiến hóa”.
Thật thú vị khi thấy những công cụ chống chịu khô hạn này không bị mất đi khi thực vật có hoa tiến hóa mà thay vào đó được giao cho các mô thực vật cụ thể ở các giai đoạn sống cụ thể cho các mục đích chuyên biệt. Đồng tác giả, tiến sỹ Andrew Nelson, Trợ lý giáo sư tại BTI, hy vọng sẽ tận dụng được những mối liên hệ tiến hóa này để xác định các khía cạnh bảo tồn khác trong phản ứng khan hiếm nước.
Có vẻ kỳ lạ khi lấy rêu làm nguồn cảm hứng để phát triển các loại cây trồng có khả năng phục hồi tốt hơn. Tiến sỹ Oliver đã quen với chủ nghĩa hoài nghi này, ông đã thực hiện nghiên cứu của mình tại một tổ chức chủ yếu tập trung vào nông nghiệp. Oliver nói: “Tôi sẽ lấy mảnh rêu nhỏ khô này đặt vào tay họ rồi phun một chút nước lên đó và ba mươi giây sau bạn có một cái cây nhỏ màu xanh tươi sáng này hoàn toàn sống động… Đó là về cơ bản, làm thế nào thực vật có thể sống sót sau khi bị khô?” Một câu hỏi đặc biệt thích hợp.
Những loài rêu này có công cụ để đối phó với điều kiện môi trường khắc nghiệt, những công cụ vẫn tồn tại ở dạng này hay dạng khác qua 450 triệu năm tiến hóa. Với sự hiểu biết tốt hơn về cách thức hoạt động của quá trình hồi sinh, chúng ta có thể khai thác các cơ chế này để làm cho cây trồng, và thậm chí cả những cây trồng trong nhà bị bỏ quên, có khả năng phục hồi tốt hơn trước biến đổi khí hậu.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Viện Boyce Thompson. |
Trở lại
In
Số lần xem: 137
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
(248).png "Sấy khô nhưng không chết: Truy tìm cơ chế đối phó tình trạng khan hiếm nước từ rêu đến thực vật có hoa")
