Nghiên cứu vách tế bào cho thấy khả năng của phương pháp đơn giản và bền vững để bảo vệ cây trồng

Sơ đồ thay đổi thành tế bào Arr6. Nguồn: Antonio Molina.

Trong khi các bệnh cây trồng có hậu quả tàn khốc đối với nông nghiệp, gây thiệt hại tới 30% ở một số cây trồng, thực vật không ngừng phát triển để duy trì hệ thống miễn dịch mạnh mẽ cho phép chúng nhận thức được mầm bệnh và phát triển hệ thống phòng thủ. Một yếu tố quan trọng trong hệ thống này là thành tế bào thực vật, một cấu trúc phức tạp bao quanh tất cả các tế bào thực vật. Thành tế bào thực vật là một cấu trúc động được sửa đổi bởi sự tương tác với các vi khuẩn và áp lực môi trường. Những sửa đổi này làm thay đổi tính toàn vẹn của thành tế bào và thường kích hoạt phản ứng miễn dịch thực vật và kháng bệnh.

Các nhà khoa học luôn tìm cách cải thiện khả năng kháng bệnh của cây trồng bằng cách nâng cao kiến thức về hệ thống miễn dịch thực vật. Trong một nghiên cứu được công bố gần đây, một nhóm các nhà sinh học đã phát hiện ra rằng chiết xuất từ thành tế bào của cây kháng bệnh có thể được các công ty nông nghiệp sử dụng để phát triển các phương pháp phòng trừ bền vững đối với sâu bệnh hại cây trồng.

Antonio Molina và nhóm nghiên cứu của ông tại Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas ở Tây Ban Nha đã nghiên cứu vai trò của thành tế bào trong việc điều chỉnh phản ứng kháng mầm bệnh của thực vật. Một tập hợp các đột biến về thành phần / cấu trúc thành tế bào của thực vật đã được chọn và khả năng chống lại các mầm bệnh khác nhau được phân tích. "Kết quả của chúng tôi hỗ trợ việc khai thác tiềm năng các công thức dựa trên các phân tử tế bào kích hoạt các phản ứng miễn dịch", ông Antonio Molina giải thích. "Việc sử dụng các công thức như vậy có thể đưa ra một cách xử lý đơn giản, bền vững và hiệu quả để bảo vệ cây trồng chống lại bệnh hại".

Nghiên cứu tập trung vào gen Arabidopsis Response Regulators 6 (ARR6), được chứng minh là có liên quan đến các phản ứng của các hormone thực vật được gọi là cytokinin. Molina và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng ARR6 thực sự là chất điều hòa thành phần thành tế bào và phản ứng kháng bệnh của cây mẫu Arabidopsis thaliana chống lại các mầm bệnh hại khác nhau. Khám phá này củng cố vai trò của thành tế bào thực vật trong việc điều chế các phản ứng miễn dịch cụ thể.

Theo Molina, nhóm nghiên cứu đã xác định được một phân đoạn thành tế bào được làm giàu bằng pectin của đột biến arr6 có hoạt tính tăng cường trong việc kích hoạt phản ứng phòng vệ ở cây Arabidopsis. Phát hiện này chỉ ra rằng thành tế bào của đột biến arr6 có thành phần vi phân so với dòng cây dại và thành tế bào arr6 có thể chứa các phân tử có thể góp phần vào phản ứng kháng đối với nấm và vi khuẩn quan sát được ở những cây này. Điều này cho thấy mối tương tác kỳ thú giữa các thành phần thành tế bào, tín hiệu miễn dịch bẩm sinh và khả năng kháng bệnh của thực vật.

Nhóm nghiên cứu của Molina đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng các phản ứng kháng vi phân được kích hoạt ở các cây arr6 không phải là phản ứng kháng bệnh "cổ điển" đặc trưng từng biết đến, điều này chỉ ra rằng các cơ chế phòng thủ liên quan đến sự thay đổi thành phần thành tế bào sẽ được làm sáng tỏ, giống như phản ứng miễn dịch được mô tả trong bài viết của họ.

Lê Thị Thanh theo Phys.org