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)
![]() |
|
![]() |
|
Tế bào thực vật có khả năng miễn dịch khi thời điểm xảy ra để chống lại bệnh tật
Thứ sáu, 24-01-2025 | 08:50:17
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Các nhà khoa học tại Viện Salk phát hiện ra rằng tế bào thực vật chuyển sang trạng thái miễn dịch hiếm gặp để chống lại các tác nhân gây bệnh và phát ra âm thanh báo động đe dọa trên khắp cây.
Cơ thể con người tự bảo vệ mình bằng cách sử dụng một quần thể tế bào miễn dịch đa dạng lưu thông từ cơ quan này sang cơ quan khác, phản ứng với mọi thứ từ vết cắt đến cảm lạnh đến ung thư. Nhưng thực vật không có đặc quyền này. Vì tế bào thực vật không di chuyển được, nên mỗi tế bào riêng lẻ buộc phải tự quản lý khả năng miễn dịch của mình bên cạnh nhiều trách nhiệm khác, như biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoặc sử dụng năng lượng đó để phát triển. Cách các tế bào đa nhiệm này thực hiện tất cả những điều đó, tức là phát hiện các mối đe dọa, truyền đạt những mối đe dọa đó và phản ứng hiệu quả, việc vẫn chưa rõ ràng.
Nghiên cứu mới từ các nhà khoa học tại Viện Salk tiết lộ cách các tế bào thực vật chuyển đổi vai trò để tự bảo vệ mình khỏi các tác nhân gây bệnh. Khi gặp phải mối đe dọa, các tế bào sẽ chuyển sang trạng thái miễn dịch chuyên biệt và tạm thời trở thành tế bào Đáp ứng miễn dịch chính (PRIMER) - một quần thể tế bào mới đóng vai trò là trung tâm để bắt đầu phản ứng miễn dịch. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các tế bào PRIMER được bao quanh bởi một quần thể tế bào khác mà chúng gọi là tế bào đứng ngoài, có vẻ quan trọng trong việc truyền phản ứng miễn dịch khắp cây.
Những phát hiện, được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 8 tháng 1 năm 2025, đưa các nhà nghiên cứu đến gần hơn với việc hiểu hệ thống miễn dịch của cây, đó là một nhiệm vụ ngày càng quan trọng trong bối cảnh mối đe dọa ngày càng tăng của tình trạng kháng thuốc kháng sinh và biến đổi khí hậu, cả hai đều làm gia tăng sự lây lan của bệnh truyền nhiễm.
Biểu hiện gen được hình dung trong một phần của lá cây bị nhiễm mầm bệnh. Nguồn: Viện Salk.
“Trong tự nhiên, thực vật liên tục bị tấn công và cần một hệ thống miễn dịch hoạt động tốt”, giáo sư Joseph Ecker, tác giả chính của nghiên cứu, Chủ tịch Hội đồng quốc tế Salk về Di truyền học và là nhà nghiên cứu của Viện Y khoa Howard Hughes cho biết. “Nhưng thực vật không có các tế bào miễn dịch chuyên biệt, di động như chúng ta - chúng phải nghĩ ra một hệ thống hoàn toàn khác, trong đó mọi tế bào đều có thể phản ứng với các cuộc tấn công miễn dịch mà không phải hy sinh các nhiệm vụ khác của chúng. Cho đến nay, chúng tôi vẫn chưa chắc chắn thực vật thực hiện được điều này như thế nào”.
Thực vật gặp phải nhiều loại tác nhân gây bệnh, như vi khuẩn xâm nhập qua lỗ chân lông trên bề mặt lá hoặc nấm xâm nhập trực tiếp vào các tế bào “da” của thực vật. Vì tế bào thực vật là bất động, nên khi gặp bất kỳ tác nhân gây bệnh nào trong số này, chúng trở thành đơn vị chịu trách nhiệm duy nhất cho phản ứng và cảnh báo các tế bào gần đó. Một tác dụng phụ thú vị khác của các tế bào bất động là thực tế là các tác nhân gây bệnh khác nhau có thể xâm nhập vào thực vật ở các vị trí và thời điểm khác nhau, dẫn đến các giai đoạn phản ứng miễn dịch khác nhau xảy ra đồng thời trên toàn bộ cây.
Với các yếu tố như thời gian, vị trí, trạng thái phản ứng, v.v. cùng diễn ra, một cây bị nhiễm bệnh là một sinh vật phức tạp để hiểu. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu Salk đã chuyển sang hai kỹ thuật lập hồ sơ tế bào tinh vi được gọi là multiomics tế bào đơn phân giải theo thời gian và transcriptomics không gian. Bằng cách ghép nối cả hai, nhóm nghiên cứu đã có thể nắm bắt được phản ứng miễn dịch của thực vật trong mỗi tế bào với độ phân giải không gian - thời gian chưa từng có.
"Việc khám phá ra các tế bào PRIMER hiếm này và các tế bào bên ngoài xung quanh chúng là một hiểu biết sâu sắc to lớn về cách các tế bào thực vật giao tiếp để tồn tại trước nhiều mối đe dọa bên ngoài mà chúng phải đối mặt hàng ngày", tác giả đầu tiên Tatsuya Nobori, cựu nghiên cứu sinh sau tiến sỹ tại phòng thí nghiệm của Ecker và hiện là trưởng nhóm tại Phòng thí nghiệm Sainsbury ở Vương quốc Anh cho biết.
Nhóm nghiên cứu đã đưa mầm bệnh vi khuẩn vào lá của Arabidopsis thaliana - một loài cỏ dại có hoa trong họ cải thường được dùng làm mô hình trong nghiên cứu. Sau đó, họ phân tích phản ứng của cây để xác định toàn diện trạng thái của từng tế bào khi bị nhiễm trùng. Khi làm như vậy, họ đã phát hiện ra một trạng thái phản ứng miễn dịch mới, mà họ gọi là PRIMER, xuất hiện trong các tế bào tại các điểm nóng miễn dịch cụ thể. Các tế bào PRIMER biểu hiện một yếu tố phiên mã mới - một loại protein điều chỉnh biểu hiện gen - được gọi là GT-3a, có khả năng là một cảnh báo quan trọng ở thượng nguồn để cảnh báo các tế bào khác về phản ứng miễn dịch đang hoạt động của cây.
Ngoài ra, các tế bào xung quanh các tế bào PRIMER này cũng có tầm quan trọng không kém. Được gọi là "tế bào đứng ngoài", các tế bào nằm ngay cạnh các tế bào PRIMER đang biểu hiện các gen cho phép giao tiếp tế bào với tế bào từ xa. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch làm sáng tỏ mối quan hệ này trong các nghiên cứu trong tương lai, nhưng hiện tại, họ nghi ngờ rằng các tương tác giữa PRIMER và các tế bào đứng ngoài là chìa khóa để truyền bá phản ứng miễn dịch trên khắp lá.
Cái nhìn sâu sắc mới về không gian thời gian, tế bào cụ thể này về phản ứng miễn dịch của thực vật hiện đã có sẵn dưới dạng cơ sở dữ liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Khi các tác nhân gây bệnh tiếp tục tiến hóa và lây lan trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng kháng thuốc kháng sinh gia tăng, cơ sở dữ liệu này cung cấp một bước đệm quan trọng để bảo tồn tương lai tràn ngập cây trồng và thực vật khỏe mạnh.
Ecker cho biết: "Hiện nay, có rất nhiều sự quan tâm và nhu cầu về các bản đồ tế bào chi tiết, vì vậy chúng tôi rất vui mừng khi tạo ra một bản đồ mới có sẵn công khai để các nhà nghiên cứu khác sử dụng. Bản đồ của chúng tôi có thể dẫn đến nhiều khám phá mới về cách các tế bào thực vật riêng lẻ phản ứng với các tác nhân gây căng thẳng môi trường, điều này sẽ rất quan trọng để tạo ra các loại cây trồng có khả năng chống chịu với khí hậu tốt hơn".
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Viện Salk. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() ![]() ![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|