Tăng trưởng thực vật được hình thành một cách mạnh mẽ bởi các điều kiện môi trường như: ánh sáng, độ ẩm, hạn hán, độ mặn và các yếu tố khác. Nhưng làm thế nào để thực vật tích hợp các tín hiệu môi trường và các quá trình phát triển được mã hóa trong gen của chúng vẫn còn là một bí ẩn.

Một nghiên cứu mới của Đại học Tel Aviv đã tìm thấy một cơ chế độc đáo liên quan đến canxi, hormone thực vật auxin và protein liên kết với canxi có nhiệm vụ điều chỉnh sự phát triển của thực vật. Các nhà nghiên cứu nói rằng một loại protein liên kết với canxi sẽ điều chỉnh cả phản ứng phụ trợ và mức canxi, tạo ra một giao diện xác định cách thức thực vật phát triển.

Nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Shaul Yalovsky thuộc Khoa Khoa học Đời sống của TAU George S. Wise và được công bố trên PLOS Biology vào ngày 11 tháng 7.

“Xác định các cơ chế tạo ra tính dẻo phát triển của thực vật là điều cần thiết cho đổi mới nông nghiệp”, giáo sư Yalovsky giải thích. “Trong nhiều thập kỷ, người ta đã tin rằng canxi và auxin giao thoa trong quá trình phát triển của cây, nhưng các cơ chế chính xác của "cuộc trò chuyện chéo" này vẫn chưa rõ ràng”.

"Chúng tôi đã phát hiện ra rằng auxin kết nối với canxi thông qua một protein liên kết gọi là CMI1. Chúng tôi tin rằng nghiên cứu của chúng tôi sẽ có các ứng dụng dài hạn cho nông dân và các chuyên gia nông nghiệp, những người sẽ có thể khai thác thông tin này để thích ứng với các thế hệ thực vật trong tương lai với điều kiện môi trường khắc nghiệt chẳng hạn như nhiệt độ cao, hạn hán và độ mặn cao trong đất".

Các mức độ của chất điều hòa sinh trưởng thực vật auxin xác định lá phát triển trên cây, có bao nhiêu nhánh trên cây và rễ phát triển như thế nào. Các mức canxi thay đổi trong thực vật để phản ứng với các tín hiệu môi trường như nhiệt độ cao hoặc thấp, sự khắc nghiệt và độ mặn của đất, cũng như phản ứng với mức độ Auxin.

"Trước nghiên cứu của chúng tôi, chưa rõ ràng về sự tương tác giữa canxi và auxin đã diễn ra như thế nào", Giáo sư Yalovsky nói thêm. "Bây giờ chúng tôi biết rằng khi nồng độ auxin cao, nồng độ protein liên kết mới được phát hiện CMI1 cao. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng protein này điều chỉnh phản ứng của auxin, mức canxi và nó liên kết với canxi".

Phản ứng của cây trồng đối với auxin là chậm hay nhanh. Phản ứng chậm diễn ra trong nhiều giờ, một ngày và phụ thuộc vào con đường biểu hiện gen, trong khi phản ứng nhanh diễn ra trong vòng vài phút. Các đặc tính của CMI1 cho phép cây đáp ứng nhanh với mức độ auxin mà nó thì phụ thuộc vào sự hiện diện của canxi.

Giáo sư Yalovsky kết luận: "Chúng tôi đã sử dụng một bộ công cụ thu thập rộng lớn và phương pháp tiếp cận cho phép chúng tôi thực hiện các phân tích bắt đầu từ cấp độ của toàn bộ cây, cho đến cấp độ mô và tế bào và cuối cùng đến cấp độ phân tử". "Bước tiếp theo sẽ là xác định các thành phần tế bào tương tác với protein mà chúng tôi đã phát hiện ra".

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Sciencedaily.