Nghiên cứu cho thấy một số vi sinh vật thay đổi biểu hiện của chúng khi ở trong môi trường tự nhiên

Một nghiên cứu mới nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu vi sinh vật trong môi trường tự nhiên hơn là nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một nhóm vi khuẩn vùng rễ cây bắp thay đổi biểu hiện sinh trưởng trên cây khác biệt hoàn toàn khi so với trong phòng thí nghiệm, hàng nghìn protein đã thay đổi khi chúng sống trong môi trường tự nhiên của mình.

“Trước đây, chúng ta thường dựa vào các thí nghiệm in vitro và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, những phương pháp này vẫn rất hiệu quả”, Anna Garrel tác giả của nghiên cứu cho biết. “Nhưng tôi nghĩ đây là lời nhắc hữu ích rằng những gì bạn quan sát trong phòng thí nghiệm không phản ánh đúng những gì thực tế diễn ra ngoài môi trường”.

Các nhà khoa học đã tiến hành nuôi cấy bảy loài vi khuẩn vùng rễ cây ngô ở cả hai điều kiện: Trong phòng thí nghiệm (in vitro) và trên cây (in planta) để đánh giá sự biểu hiện khác biệt của chúng. Mặc dù cả bảy loài vi khuẩn này đều có biểu hiện khác biệt khi ở trên cây nhưng các đặc điểm cụ thể lại khác nhau tùy theo loài.

“Điều bất ngờ mà chúng tôi nhận được là tất cả các loài vi khuẩn này tương tác với cây trồng rất khác nhau”, Garrel nói. “Một vài loài khi tiếp xúc với rễ cây trở nên linh động hơn, dường như kích hoạt chức năng hỗ trợ cho việc di chuyển và bơi. Ngược lại, một số loài khác lại bám chặt vào rễ cây và trở nên cố định hơn. Không phải vi khuẩn nào cũng giống nhau và cách chúng tương tác với cây trồng cũng khác nhau”.

Các loài vi sinh vật sống trên cây có những biểu hiện đa dạng hơn, từ việc kích hoạt các hệ thống bài tiết để hòa tan phosphate đến việc chuyển hóa các loại đường.

“Khi so sánh các loài vi sinh vật sống trên cây trồng với các loài sống bên ngoài cây trồng, điều bất ngờ nhất là chúng đã thay đổi hoàn toàn lập trình của mình. Không chỉ là mười hay nhiều gen mà có tới hàng nghìn gen thay đổi khi chúng bắt đầu tương tác với cây trồng”.

Bảy loại vi khuẩn dùng trong nghiên cứu thuộc nhóm xác định (defined community), nhóm vi khuẩn với những đặc điểm cụ thể đã được xác định rõ, cho phép các nhà khoa học sử dụng chúng làm đối tượng thử nghiệm. Những loài vi khuẩn này được lựa chọn vì chúng có khả năng cư trú ổn định, đã được giải trình tự gen và có nguồn gốc từ rễ cây ngô, điều này giúp đảm bảo độ tin cậy khi thử nghiệm trên cây trồng hay trong phòng thí nghiệm.

“Nghiên cứu này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn các tương tác giữa vi sinh vật và cây chủ”, Garrel cho biết. “Các nghiên cứu tiếp theo có thể xây dựng dựa trên nền tảng này để đánh giá nhiều loài vi khuẩn tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau khi ở trên cây chủ cũng như cách chúng phối hợp để cư ngụ trên cây. Điều này đóng góp vai trò quan trọng cho việc phát triển các sản phẩm phụ vụ nền nông nghiệp bền vững”.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Đại học Bang North Carolina.