Nghiên cứu cho thấy chức năng của con đường di truyền cho sự sinh sản phù hợp ở thực vật có hoa

Credit: Pixabay/CC0 Public Domain.

Các đoạn RNA là các yếu tố điều chỉnh quan trọng liên quan đến sinh trưởng và phát triển thực vật. Hai nhóm RNA có rất nhiều trong quá trình phát triển của phấn hoa trong các bao phấn - một quá trình quyết định cho sự sinh sản thành công. Một sự hợp tác nghiên cứu đã chứng minh chức năng của con đường di truyền cho sự phát triển của bao phấn, năm 2019 con đường di truyền này đã được chứng minh xuất hiện ở thực vật có hoa cách đây hơn 200 triệu năm trước. Trưởng nhóm nghiên cứu - tiến sỹ Blake Meyers, thành viên Trung tâm Khoa học cây trồng Donald Danforth và giáo sư, tiến sỹ sinh học Virginia Walbot - đại học Stanford. Nghiên cứu của họ “Sự thiếu hụt Dicer like 5 (DCL5) gây hiện tượng bất dục đực nhạy cảm nhiệt độ ở cây ngô” được đăng trên tạp chí Nature Communications.

Thật bất ngờ, nghiên cứu của họ đã phát hiện ra một kiểu hình bất dục đực nhạy cảm với môi trường. Bằng cách sử dụng các đột biến và loại bỏ một trong các con đường di truyền, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các cây không thể tạo ra phấn hoa nhưng khi giảm nhiệt độ môi trường thì các cây ngô đực này lại có khả năng tự phục hồi khả năng sinh sản của chúng. Khả năng điều chỉnh việc sản xuất hạt phấn trong các điều kiện khác nhau có thể có ích trong việc sản xuất hạt giống. Nhóm nghiên cứu cũng cho là do chức năng của con đường này trong sự phát triển bao phấn, một nghiên cứu đã bỏ qua trước đây nhưng rất quan trọng. Các kết quả này là sự so sánh quan trọng cho những nghiên cứu đã công bố trước đây, mô tả sự phân bổ tiến hóa qua thực vật có hoa. “24-nt phasiRNAs hiện diện nhiều ở thực vật hạt kín," cũng được đăng trên tạp chí Nature Communications.

“Kết hợp hai phát hiện này với nhau chúng ta có thể hiểu vai trò của các phân tử này rất quan trọng cho khả năng sinh sản của cây ngô đực, con đường tiến hóa đầu tiên của thực vật có hoa” Meyers nói. “Việc hiểu các cơ chế di truyền qua sự phát triển của hoa  rất quan trọng cho việc cải thiện năng suất cây trồng và nhân giống tốt hơn, đặc biệt tạo ra các giống cây lai có năng suất cao hỗ trợ cho nền nông nghiệp hiện đại”.

Nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu để hiểu lý do tại sao có sự thay đổi để đáp ứng với điều kiện môi trường nhạy cảm trong con đường này và cơ chế phân tử chính xác dẫn đến tình trạng bất dục đực khi không có một đoạn RNA nhỏ. Làm việc trong một dự án được tài trợ độc lập thì đang nghiên cứu sự điều khiển con đường này có thể được sử dụng để điều chỉnh sự phát triển hạt phấn ở những cây khác, để cải thiện việc sản xuất hạt giống và năng suất cây trồng.

Các tác giả bao gồm đồng tác giả, tiến sĩ Chong Teng-nghiên cứu sau tiến sĩ tai phòng thí nghiêm Meyers và tiến sĩ Hang Zhang cựu nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiêm Walbot. Cùng với sự đóng góp của tiến sĩ Kun Huang - nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Meyers và Reza Hammond. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org