Làm sáng tỏ cách thức thực vật xử lý thông tin

Nguồn: CC0 Public Domain.

Các nhà nghiên cứu tại Helmholtz Zentrum München và Đại học Ludwig-Maximilians (LMU) đã lập bản đồ ghi nhận hệ thống tín hiệu trong thực vật và khám phá những hiểu biết mới về cách thực vật xử lý thông tin môi trường xung quanh thực vật. Điều này mang lại tiềm năng mới cho các chiến lược bảo vệ cây trồng và giúp chúng phát triển mạnh trong thời gian hạn hán gia tăng.

Thực vật phải liên tục tích hợp thông tin về lượng nước hữu hiệu và chất dinh dưỡng hoặc về sự hiện diện của mầm bệnh trong quá trình hình thành quả và hạt. Do mối đe dọa ngày càng tăng từ hạn hán và nhu cầu bảo vệ thực vật bền vững, điều quan trọng là phải hiểu rõ hơn các cơ chế phân tử đằng sau quá trình xử lý thông tin của thực vật.

Cho đến nay, các hoocmon thực vật khác nhau được biết với vai trò kích hoạt các đường truyền tín hiệu phân tử dẫn đến sự chuyển đổi phát triển như quá trình chín của trái hoặc đáp ứng với hạn hán. Trong khi các đường dẫn tín hiệu được nghiên cứu kỹ lưỡng, thì cách trao đổi thông tin một cách chính xác giữa chúng vẫn còn mơ hồ.

Hàng trăm điểm trao đổi thông tin mới được xác định

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Sinh học Mạng tại Helmholtz Zentrum München với sự tham gia của các nhà sinh học của đại học LMU đã lập biểu đồ mạng lưới protein phân tử của thực vật bằng cách thử nghiệm hơn 17 triệu cặp protein để tương tác vật lý, sử dụng đường ống robot thế hệ tiếp theo kết hợp với phương pháp tin sinh học mới nhất. Mạng lưới của hơn 2.000 tương tác protein quan sát được phân tích bằng cách sử dụng các phương pháp toán học, sinh học và thống kê biểu đồ để tìm ra các đường dẫn tín hiệu và các điểm trao đổi thông tin tiềm năng. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu đã xác định hàng trăm điểm thông tin chưa được biết trước đây.

Hầu hết các protein hoạt động trong nhiều đường tín hiệu

Bằng cách sử dụng các xét nghiệm di truyền có thể chỉ ra rằng tất cả các điểm trao đổi thông tin được kiểm tra giữa các protein được cho là hoạt động theo các đường dẫn tín hiệu duy nhất, trên thực tế, là tổ chức giao tiếp giữa các con đường khác nhau. Theo TS. Melina Altmann, tác giả của nghiên cứu, nhận xét: "Đây là một trong những hiểu biết mới nổi bật nhất từ nghiên cứu này: Hầu hết các protein hoạt động theo nhiều đường truyền tín hiệu. Ngoài ra, trái ngược với các phân tích gen đơn lẻ, kết quả của chúng tôi cho thấy mức độ cao trong đó các con đường khác nhau đan xen về mặt vật lý và chức năng. Chúng tôi tin rằng đây là nguyên tắc cơ bản, nền tảng và chúng ta nên chú ý nhiều hơn”.

Cây trồng trong tương lai

Giáo sư Pascal Falter-Braun, Giám đốc Viện Sinh học Mạng và làm việc tại đại học LMU cho biết thêm: "Nghiên cứu này có thể mở ra những chiến lược mới cho phát triển công nghệ sinh học hoặc nhân giống cây trồng để giải quyết những thách thức của biến đổi khí hậu trong sản xuất nông nghiệp. Chúng ta có thể chuyển hướng thông tin trong cây trồng, chẳng hạn như cây trồng cần ít phân bón hoặc thuốc trừ sâu hoặc có khả năng chống hạn hán cao hơn".

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org