Nghiên cứu khám phá ra pectin là lớp rào chắn bảo vệ cây trồng chống lại độc nhôm

Độc tính nhôm từ lâu đã được biết là làm hại tế bào cây trồng và kìm hãm sự phát triển của cây trồng. Nhôm được tìm thấy rộng rãi trong các loại đất quá chua và khi các hoạt động của con người làm tăng độ chua của đất trên toàn cầu, độc nhôm đã trở thành nguyên nhân chính dẫn đến việc giảm năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Mặc dù ảnh hưởng của nhôm đối với cây trồng được biết đến rộng rãi, nhưng chính xác làm thế nào nhôm xâm nhập vào tế bào cây trồng và gây hại thì chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Frontiers in Plant Science, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tsukuba đã phát hiện ra rằng một phần không thể thiếu của vách tế bào có lẽ đóng vai trò bảo vệ cây lúa khỏi bị ảnh hưởng với nhôm trong đất.
 

Nghiên cứu tập trung vào loài Oryza sativa, loài lúa được trồng rộng rãi ở các nước châu Á. Nhóm đã tận dụng một giống lúa đột biến có tên là star1 (Nhạy cảm với độc nhôm ở vùng rễ cây). Như tên gọi của nó, đột biến rất nhạy cảm với các ảnh hưởng độc hại của nhôm và các chóp rễ của nó phát triển rất kém khi nhôm có ở trong đất. Giống lúa đột biến này cho phép các nhà nghiên cứu tách ra các tế bào cây lúa phản ứng với nhôm ở mức độ phân tử như thế nào.
 

Hiroaki Iwai, tác giả chính của công trình cho biết: “Công trình trước đây cho thấy rằng vách tế bào bằng cách nào đó đóng vai trò cơ học trong tính nhạy cảm với nhôm, bao gồm cả vai trò có thể của pectin. Chúng tôi tập trung vào pectin vì đây là thành phần polysacarit chính của vách tế bào và bởi vì bằng chứng trước đây cho thấy độ nhạy của star1 với nhôm có thể liên quan đến sự thiếu hụt pectin”.
 

Để khẳng định bằng chứng gợi ý từ các công trình nghiên cứu khác, các nhà nghiên cứu đã đo pectin tại các chóp rễ cây phát triển, nơi mà nhôm được cho là sẽ xâm nhập vào cây. So với giống lúa hoang, giống lúa đột biến star1 có mức pectin thấp hơn đáng kể. Điều này dường như ảnh hưởng đến sự tích lũy nhôm ở chóp rễ: khi các đầu chóp rễ được ngâm trong dung dịch nhôm, chỉ có các chóp rễ từ các cây lúa có đột biến star1 đã hấp thu mức nhôm đáng kể. Dạng hình của cây lúa hoang rõ ràng được bảo vệ khỏi độc nhôm, có rất ít nhôm xâm nhập vào cây.
 

Rễ cây lúa hoang và star1 trong dung dịch có và phông có nhôm.

"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng sự phân bố của pectin ở chóp rễ, đặc biệt là trong các tế bào nằm ngay sát chóp rễ, đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra khả năng chống chịu nhôm", tác giả phản hồi Jun Furukawa kết luận. “Chúng tôi tin rằng pectin được tìm thấy trong vách tế bào đóng một vai trò lớn trong việc xác định liệu nhôm có thể xâm nhập vào các tế bào ở chóp rễ hay không. Thật vậy Pectin dường như đóng vai trò là hàng rào bảo vệ chủ yếu giúp cây chống lại nhôm”.

Nguyễn tiến Hải theo Sciencedaily.