Nghiên cứu mới cho thấy cơ chế rễ cây uốn cong và phát triển hướng xuống theo chiều trọng lực

Các nhà khoa học đã phát hiện cách thức hoóc-môn thực vật auxin hỗ trợ rễ uốn cong và phát triển hướng xuống theo chiều trọng lực – một quá trình gọi là hướng trọng lực (gravitropism) – ngay cả khi gặp phải các chướng ngại vật trong đất.

Các chuyên gia từ Trường Khoa học Sinh học, Đại học Nottingham và Đại học Jiao Tang Thượng Hải (SJTU) đã xác định được cơ chế auxin kích hoạt một gen chuyên biệt, từ đó làm gia cố thành tế bào ở mặt dưới của rễ. Sự củng cố này ức chế sự giãn dài ở phía dưới, đồng thời cho phép các tế bào phía trên mở rộng, khiến rễ uốn cong hướng xuống. Những phát hiện này vừa được công bố trên Science Advances.

Hiện tượng hướng trọng lực của rễ (root gravitropism), yếu tố quyết định góc rễ và hình thái hệ rễ, xảy ra do sự giãn nở khác biệt của các tế bào ở mặt trên và mặt dưới của rễ khi chịu tác động của trọng lực. Tiến sỹ Rahul Bhosale, phó giáo sư tại Trường Khoa học Sinh học, đồng chủ trì nghiên cứu cùng tiến sỹ Guoqiang Huang tại Đại học Jiao Tang Thượng Hải (SJTU), cho biết: ‘Cho đến nay, cơ chế auxin ức chế sự giãn nở tế bào ở mặt dưới của rễ vẫn chưa được làm rõ. Nghiên cứu của chúng tôi đã giải quyết câu hỏi tồn tại lâu nay này bằng cách chứng minh rằng auxin thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp thành tế bào, làm thành tế bào vững chắc hơn, từ đó ngăn cản sự phát triển ở mặt dưới. Cơ chế kép này giải thích vai trò tưởng như đối lập của auxin trong việc vừa thúc đẩy vừa ức chế sự kéo dài tế bào.

Nghiên cứu này cũng mở rộng từ công trình trước đó của nhóm, trong đó chỉ ra rằng hoóc-môn abscisic acid (ABA) – yếu tố giúp cây phản ứng với hạn hán – có khả năng thay đổi góc phát triển của rễ bằng cách tác động đến hàm lượng auxin trong điều kiện khô hạn. Những phát hiện kết hợp này đã cung cấp bức tranh rõ nét hơn về cách rễ cảm nhận môi trường và điều chỉnh hướng sinh trưởng.

Chúng ta đã biết từ lâu rằng auxin giữ vai trò quan trọng trong hiện tượng hướng trọng lực của rễ, nhưng trong thời gian dài, cơ chế tác động phía hạ nguồn của auxin vẫn chưa được xác định rõ. Nghiên cứu mới này đã làm sáng tỏ vấn đề đó, góp phần quan trọng vào việc hiểu biết nền tảng về cách thức hệ rễ vận hành. Việc nắm bắt chi tiết vai trò của các hoóc-môn ở mức độ này mở ra triển vọng ứng dụng trong chọn tạo cây trồng có khả năng chống chịu điều kiện bất thuận và vượt qua chướng ngại trong đất.

Đỗ Thị Nhạn theo Đại học Nottingham.