Chỉ cần tăng nhiệt lên có thể thúc đẩy sự tái sinh của cành giâm cải xoong

Ảnh chụp hai Arabidopsis thaliana được tái sinh từ các vết cắt ở các độ 17 (trái), 22 (giữa) và 27 (phải).

Các nhà khoa học thực vật tại RIKEN đã phát hiện thấy nhiệt độ ấm tăng cường mạnh mẽ sự tái sinh của chồi cải xoong. Họ cũng đã khám phá ra cơ chế phân tử đằng sau hiệu ứng này, điều này sẽ giúp tối ưu hóa khả năng tái sinh của thực vật cho cả nghiên cứu khoa học thực vật và trồng trọt.

Như bất kỳ người làm vườn nào cũng biết, ngoài việc sinh sản hữu tính thông qua thụ phấn, cây có thể được nhân bản thông qua giâm cành. Các nhà khoa học thực vật đã khai thác khả năng này trong gần một thế kỷ qua bằng cách nuôi dưỡng các mẩu cây trên môi trường giàu hormone tăng trưởng.

Nghiên cứu đã khám phá sự ảnh hưởng của các yếu tố  nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm ảnh đến sự tái sinh của các mẫu mô thực vật do hormone gây ra. Nhưng bức tranh tổng thể vẫn còn khó hiểu vì nhiều nghiên cứu đã xem xét nhiều yếu tố đồng thời và không cố gắng liên hệ các phát hiện với các cơ chế phân tử cơ bản.

Keiko Sugimoto thuộc Trung tâm Khoa học Tài nguyên Bền vững RIKEN cho biết: “Mọi người đã thử tất cả mọi cách, như thay đổi nhiệt độ và độ ẩm và đặt các mẫu mô thực vật trong bóng tối hoặc trong ánh sáng rực rỡ. Nhưng nó khá lộn xộn - giống như ‘chúng ta hãy thử cái này và xem điều gì sẽ xảy ra’. Chưa có bất kỳ hiểu biết nào về các cơ chế phân tử liên quan”.

Keiko Sugimoto, Alice Lambolez và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng nhiệt độ ấm sẽ thúc đẩy sự tái sinh chồi ở Arabidopsis thaliana.

Nhóm của cô ấy đang tìm cách làm rõ sự hỗn loạn. Sugimoto giải thích: “Trong thập kỷ qua, chúng tôi đã vạch ra một lộ trình phân tử quan trọng giúp điều chỉnh quá trình tái sinh của thực vật. Chúng tôi hiện đang tìm hiểu các yếu tố như nhiệt độ ảnh hưởng đến con đường này như thế nào”.

Giờ đây, Sugimoto và các đồng nghiệp của cô, bằng cách so sánh các cành cây được trồng ở 17, 22 và 27 độ C, đã phát hiện ra rằng nhiệt độ ấm đều thúc đẩy sự hình thành mô có khả năng tái sinh và tái sinh chồi sau đó ở cây mô hình Arabidopsis thaliana. Bà nói: “Ảnh hưởng của nhiệt độ rất lớn”.

Nhóm nghiên cứu cũng xác định các gen có biểu hiện tăng cường khi nhiệt độ ấm hơn, dẫn đến tái sinh chồi. Sugimoto giải thích: “Bạn nghĩ rằng phải có rất nhiều gen bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ ấm áp, nhưng hóa ra chỉ có một số gen quan trọng đối với sự tái sinh chồi”.

Những hiểu biết sâu sắc về cơ chế phân tử của sự tái sinh hiện có thể cho phép đạt được lợi ích tương tự mà không cần tăng nhiệt. Sugimoto lưu ý: “Nhiệt độ ấm có tác dụng rất lớn, không phải tất cả đều tốt cho quá trình tái sinh chồi. Nhưng bây giờ chúng ta đã biết cơ chế phân tử, chúng ta không nhất thiết phải thay đổi nhiệt độ - chúng ta có thể điều chỉnh con đường phân tử để có tác dụng tương tự”.

Hiện nhóm nghiên cứu dự định điều tra ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự tái sinh chồi ở các cây khác. Họ cũng muốn khám phá các yếu tố như ánh sáng và độ ẩm.

Bùi Anh Xuân theo Viện NC RIKEN.