Phát triển phương pháp mới để định lượng chính xác systemin, một loại hóc môn peptide

Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain.

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Plant Communications, nhóm của Chu Jinfang từ Viện Di truyền và Sinh học Phát triển của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã đề xuất một phương pháp mới để đo độ chính xác cao của systemin cà chua (TomSys), một loại hormone peptide thực vật quan trọng. Công nghệ này cung cấp cho các nhà sinh vật học một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu các phản ứng bảo vệ hệ thống qua trung gian TomSys và tiếp tục phát triển các loại cây trồng có năng suất cao và khả năng thích ứng tuyệt vời.

Kết quả đạt được với kỹ thuật mới được đề xuất này cũng tiết lộ quá trình trưởng thành và cơ chế chức năng của TomSys trong các phản ứng phòng thủ có hệ thống của cây trồng.

Hormone thực vật là các phân tử tín hiệu xuất hiện tự nhiên trong giới thực vật. Chúng có thể điều chỉnh sự phát triển của thực vật và phản ứng với áp lực môi trường bên ngoài ở nồng độ rất thấp. Do nút thắc kỹ thuật để xác lượng chính xác nồng độ hormone peptide thực vật nội sinh, kiến ​​thức về hormone peptide nhỏ thực vật vẫn còn rất hạn chế so với các hormone phân tử nhỏ cổ điển.

TomSys có thể khởi tạo các tín hiệu di động toàn thân để kích thích phản ứng miễn dịch ở cả lá bị tổn thương và lá nguyên vẹn. Việc làm rõ cơ chế chức năng của TomSy được kỳ vọng sẽ mở đường cho sự phát triển của các chủng lý tưởng có khả năng kháng côn trùng vượt trội và năng suất cao, khiến nó trở thành một chủ đề phổ biến trong nghiên cứu thực vật học. Tương tự như các kích thích tố phân tử nhỏ, các chức năng sinh lý của TomSys phải liên quan đến mức độ nội sinh của nó.

Do đó, điều quan trọng là phải biết được những thay đổi chuyển động không gian-thời gian của các cấp độ TomSys nội sinh trong quá trình phòng thủ để hiểu rõ hơn về cơ chế chức năng của TomSys một cách rõ ràng hơn.

Do thiếu các phương pháp phân tích hiệu quả nên vẫn còn nhiều câu hỏi. Làm thế nào để mức độ nội sinh của TomSys thay đổi trong các phản ứng phòng vệ do vết thương gây ra? TomSys nội sinh có di động không và nó có đóng vai trò gì trong các phản ứng phòng thủ hệ thống không? Leu-systemin (Leu-Sys) có phải là tiền chất tổng hợp chính của TomSys được các nhà nghiên cứu dự đoán, một phân tử sinh học xuất hiện tự nhiên trong thực vật?

Nền tảng Phân tích Hormone Thực vật từ lâu đã được dành riêng cho việc phát triển các phương pháp phân tích hiệu quả và có độ nhạy cao để định lượng hormone thực vật. Cho đến nay, các phương pháp do nền tảng thiết lập đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu, điều này đã góp phần rất lớn vào việc đạt được kết quả ban đầu mức cao trong các lĩnh vực liên quan ở Trung Quốc.

Để giải quyết vấn đề tự oxy hóa của TomSys, các nhà nghiên cứu đã đưa ra chiến lược oxy hóa có kiểm soát theo các đặc tính hóa lý của TomSys. Trong khi đó, một phương pháp tinh chế và làm giàu hiệu quả kết hợp với công nghệ LC-MS/MS đã được phát triển để cung cấp một phương pháp phân tích hiệu quả cao cho định lượng TomSys. Sử dụng phương pháp mới được đề xuất, TomSys nội sinh có thể được định lượng chỉ trong 100mg lá cà chua.

Trên cơ sở này, Leu-Sys, tiền thân quan trọng của TomSys được các nhà khoa học dự đoán, đã được xác định trong lá cà chua. Lần đầu tiên sự xuất hiện tự nhiên của Leu-Sys ở cấp độ nội sinh đã được xác minh. Việc xác định Leu-Sys nội sinh có thể cung cấp bằng chứng trực tiếp cho suy đoán của các nhà sinh học về việc giải phóng TomSys từ ProSys thông qua Leu-Sys, điều này sẽ rất hữu ích trong việc hiểu cơ chế giải phóng TomSys.

Trong khi đó, phương pháp phân tích đã thiết lập được sử dụng để theo dõi sự thay đổi linh hoạt của nồng độ TomSys và axit jasmonic (JA) để đáp ứng với vết thương. Nó đã chỉ ra rằng sự tích tụ của TomSys nội sinh không chỉ được tìm thấy ở những lá cà chua bị thương cục bộ mà còn ở những lá còn nguyên vẹn về mặt hệ thống. Những phát hiện này rất hữu ích để làm sáng tỏ vai trò của TomSys và JA trong các phản ứng bảo vệ hệ thống của thực vật.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org