Nghiên cứu các chất dẫn phân tử giúp cây trồng ứng phó với hạn hán
Nghiên cứu mới đây cho thấy rằng khi đối mặt với sự khắc nghiệt của môi trường, cây trồng sử dụng một nhóm nhỏ các prôtêin đóng vai trò như các chất dẫn để quản lý các phản ứng phức tạp của chúng với các điều kiện gây căng thẳng.
Kết quả được nêu chi tiết trong tạp chí Khoa học, số ra ngày 4/11, có thể giúp phát triển các công nghệ mới để tối ưu hóa việc sử dụng nước ở thực vật.
"Phản ứng của thực vật với một tác nhân gây căng thẳng là một quá trình rất phức tạp ở mức độ phân tử, với hàng trăm gien có liên quan", Giáo sư Joseph Ecker - một nghiên cứu viên của Viện Y khoa Howard Hughes và Giám đốc của Phòng thí nghiệm phân tích bộ gien của Viện Salk cho biết. "Chúng tôi đã phát hiện ra các chất dẫn chính trong sự phù hợp về phân tử này, có thể cung cấp manh mối giúp cây chịu đựng tốt hơn những căng thẳng như hạn hán trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nếu bạn có thể kiểm soát một trong những chất dẫn này, bạn sẽ kiểm soát được tất cả các gien theo nó".
Thực vật ứng phó tốt thế nào với căng thẳng có thể xác định được qua cách nó tồn tại và phát triển mạnh hoặc không chống lại được một mối đe dọa. Cũng như con người có hooc-mon như adrenaline giúp chúng ta đối phó với các mối đe dọa, thực vật có một vài hooc-mon quan trọng cho phép chúng đối phó với những căng thẳng trong môi trường của họ. Một trong số đó là axit abscisic (ABA) - một hooc-mon thực vật gắn với sự phát triển của hạt giống và tối ưu hóa nước.
Khi nước khan hiếm hoặc có độ mặn cao, rễ và lá sẽ sản xuất ra ABA. Mặc dù các hooc-mon được hiểu là tác động đến phản ứng căng thẳng của cây trồng, các nhà khoa học còn biết rất ít về những gì xảy ra sau khi nó được phát hành.
"Chỉ cần một vài chục prôtêin điều tiết bức chế biểu hiện của hàng trăm nếu không nói là hàng ngàn gien", Liang Song - một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sinh học thực vật của Salk và là tác giả chính của bài báo cho biết.
Trong nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu Salk đã theo dõi những thay đổi trong thời gian thực trong hoạt động di truyền của thực vật để ứng phó với ABA và xác định được một vài prôtêin chi phối phản ứng với một loạt các yếu tố gây căng thẳng bên ngoài, bao gồm cả hạn hán. Sử dụng một kỹ thuật sắp xếp nơi các prôtêin điều tiết liên kết với ADN, nhóm nghiên cứu đã xác định được các yếu tố quan trọng điều phối biểu hiện gien, cho phép một phản ứng tế bào hiệu quả với các điều kiện thay đổi.
Nhóm nghiên cứu của Salk tập trung vào các prôtêin điều tiết ứng viên đáp ứng với ABA. Họ cho cây con Arabidopsis thaliana tham chiếu 3 ngày tuổi tiếp xúc với axit abscisic và kiểm tra biểu hiện gien định kỳ suốt hơn 60 giờ.
Trong quá trình đó, họ tích lũy được 122 bộ dữ liệu liên quan đến 33.602 gien, 3.061 gien trong số đó biểu hiện ở các mức khác nhau trong ít nhất một thời điểm. Phân tích các dữ liệu cho thấy một hệ thống phân cấp kiểm soát, với một số prôtêin điều tiết được xếp hạng là nhân tố đóng góp hàng đầu vào biểu hiện gien. Điều thú vị là một ảnh chụp của mô hình liên kết prôtêin ở một thời điểm cụ thể phần lớn có thể giải thích cho biểu hiện gien trong một khoảng thời gian dài. Cùng với đó, các chức năng này cho thấy một phản ứng mở rộng hệ gien phối hợp để ứng phó với kích ứng môi trường.
Song cho biết: "Điều này là quan trọng cho mục đích nông nghiệp vì điều tiết một gien có thể kích thích hoặc ức chế toàn bộ hệ gien, cho phép một kế hoạch can thiệp toàn diện".
N.T.H. - Mard, theo Sciencedaily.
Số lần xem: 789
