Khi lipid gặp hormone, thực vật sẽ phản ứng lại với các điều kiện bất lợi

Không giống như các loài động vật, thực vật không thể chạy trốn khi gặp điều kiện bất lợi, chẳng hạn như thời tiết thay đổi hoặc đơn giản như bị một con sâu bướm chậm chạp tấn công. Thay vào đó, thực vật tự thay đổi bên trong, sử dụng một hệ thống phức tạp của những hormone tượng trưng (iconhormones) giản nở, để thích nghi với những thách thức.

Hiện nay, các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm ngiên cứu thực vật MSU-DOE đang kết nối hai hệ thống phòng vệ thực vật để những cây trồng này theo một cách nào đó mở rộng quang hợp tượng trưng (iconphotosynthesis) . Nghiên cứu được tiến hành trong các phòng thí nghiệm của Christoph Benning và Gregg Howe, trong tạp chí The Plant Cell.

Tại trung tâm của sự kết nối là các lục lạp tượng trưng (iconchloroplast) giãn nở, năng lượng của sự quang hợp. Nó chuyên biệt nằm trong quá trình sản xuất các hợp chất mà tồn tại song song với thực vật. Thực vật đã phát triển cách sử dụng nó cho các mục đích hoàn toàn không liên quan khác.

Bí quyết của nó là thu hoạch màng bảo vệ lục lạp của riêng nó, làm bằng các chất lipid tượng trưng giãn nở, là các phân tử được tìm thấy trong chất béo và dầu. Lipid có nhiều công dụng, từ việc tạo ra các ranh giới tế bào, là một phần của hormone thực vật, và để lưu trữ năng lượng.

Nếu thực vật cần chất béo cho một số mục đích khác hơn là tồn tại như các tấm màng, các protein biểu trung giản nở đặc biệt phá vỡ các lipid màng lục lạp. Sau đó, các sản phẩm của sự phá vỡ sẽ đến nơi cần thiết cho các quá trình xa hơn.

Ví dụ, một loại protein là sản phẩm cuối cùng của sự phá vỡ các lipid trong hạt cây lấy dầu. Hạt cây lấy dầu vừa là thành phần thực phẩm cơ bản vừa là tiền chất cho sản xuất dầu sinh học biodiesel.

Hiện tại, Kun (Kenny) Wang, một cựu sinh viên của phòng thí nghiệm Benning, đã báo cáo thêm hai loại protein lục lạp như vậy với các mục đích khác nhau. Các sản phẩm phân hủy lipid giúp cây trồng bật hệ thống phòng vệ của chúng chống lại các loài gây hại và các động vật tiêu thụ thực vật khác. Đổi lại, các protein, PLIP2 và PLIP3, được kích hoạt bởi một hệ thống phòng thủ khác chống lại các mối đe dọa phi sinh học.

Trò chơi điện thoại bên trong thực vật

Tóm lại, cây trồng đóng một phiên bản trò chơi phổ biến của trẻ em, Điện thoại, với chính nó. Trong hiện thực, người chơi tạo thành một dòng kết nối. Người đầu tiên thì thầm một tin nhắn vào tai của người tiếp theo trong dòng kết nối, và cứ thế, cho đến khi người chơi cuối cùng chuyển tải tin nhắn cho cả nhóm.

Trong thực vật, hệ thống phòng vệ và lục lạp cũng truyền các thông điệp hóa học trên một dòng kết nối.

Chia nhỏ ra:

1. Thực vật cảm nhận các mối đe dọa phi sinh học, như lạnh hoặc hạn hán, và tìm ra nó thông qua một loại hormone (ABA)

2. Báo động này kích hoạt hai protein đã được xác định để phân hủy lipid từ màng tế bào lục lạp

3. Các sản phẩm lipid biến thành một hormone khác (JA) tham gia vào hệ thống phòng vệ côn trùng. Sự tăng trưởng của cây trồng chậm lại. Năng lượng đi vào quá trình sản xuất các chất chất hóa học phòng vệ.

Kenny cho biết: “Sự giao thoa giữa các hệ thống phòng vệ có một mục đích. Ví dụ, có bằng chứng liên quan rằng thực vật đối mặt với hạn hán dễ bị sâu bướm tấn công hơn”. "Có thể tưởng tượng thực vật phát triển các chiến lược phòng ngừa cho các điều kiện khác nhau. Và việc trao đổi qua lại giúp thực vật tạo thành một chiến lược phòng thủ toàn diện."

Kenny cho biết thêm, "lục lạp thật là tuyệt vời. Chúng tôi nghi ngờ màng lipid của nó thúc đẩy các chức năng khác hơn là sản phẩm phòng vệ hoặc dầu. Điều đó hàm ý nhiều trò chơi điện thoại dẫn đến các kết thúc khác nhau mà chúng ta chưa biết. Chúng ta vẫn chưa khám phá ra trên khu vực đó".

"Những chức năng đó có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thực vật và cải biến chúng để chúng có khả năng chống lại những căng thẳng phức tạp hơn".

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org