Một nghiên cứu gần đây đã làm sáng tỏ cơ chế di truyền quan trọng giúp cây trồng tăng cường khả năng chịu hạn. Nghiên cứu đã phát hiện ra vai trò của yếu tố phiên mã PbERF3, có nguồn gốc từ lê dại, liên kết hoạt động với protein PbHsfC1a để điều chỉnh các gen quan trọng có khả năng chịu hạn.

Đột phá này cung cấp thông tin quan trọng về khả năng phục hồi của cây trồng trong tình trạng thiếu nước, đề xuất giải pháp quan trọng cho nhu cầu cấp bách về các vấn đề môi trường trong thời đại ngày nay.

Một mô hình của PbERF3 tương tác với PbHsfC1 kích hoạt PbNCED4 và PbPIP1,4.

Hạn hán ảnh hưởng đáng kể đến năng suất và sự sống của cây trồng. Các phương pháp truyền thống để cải thiện khả năng chịu hạn, chẳng hạn như nhân giống chọn lọc và biến đổi gen, có thành công hạn chế. Vì vậy, việc xác định các thành phần di truyền giúp tăng cường khả năng chịu hạn là rất quan trọng.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự hiểu biết và vận dụng các yếu tố di truyền này có thể dẫn đến sự phát triển khả năng phục hồi tốt hơn của cây trồng.

Một nhóm các nhà khoa học từ Trường Cao đẳng Nông nghiệp thuộc Đại học Nông nghiệp Nam Kinh đã công bố một nghiên cứu vào ngày 30 tháng 3 năm 2024 trên tạp chí Horticulture.

Nghiên cứu tập trung vào yếu tố phiên mã PbERF3 từ cây lê dại, chứng minh vai trò của nó trong việc tăng cường khả năng chống chịu hạn hán bằng cách tương tác với một loại protein khác là PbHsfC1a. Sự tương tác này điều chỉnh sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình vận chuyển hydro peroxide và sinh tổng hợp acid abscisic, rất quan trọng đối với khả năng chịu hạn.

Nghiên cứu chứng minh rằng việc biểu hiện quá mức PbERF3 trong mô sẹo lê và cây Arabidopsis giúp tăng cường khả năng chống chịu hạn hán bằng cách khôi phục cân bằng oxy hóa khử và kích hoạt các con đường chống chịu hạn hán quan trọng.

PbERF3 tương tác với PbHsfC1a, tạo thành một vòng liên kết với các Promoters của PbPIP1;4 và PbNCED4, những promoters này rất cần thiết cho việc vận chuyển hydro peroxide và sinh tổng hợp axit abscisic. Sự tương tác này kích hoạt các con đường truyền tín hiệu quan trọng giúp cải thiện khả năng chịu hạn.

PbERF3 im lặng dẫn đến giảm khả năng chịu hạn, nhấn mạnh vai trò quan trọng của nó trong phản ứng với điều kiện bất lợi. Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy PbERF3 kích thích trực tiếp quá trình phiên mã PbPIP1;4, tăng cường khả năng quản lý ức chế oxy hóa của thực vật.

Những phát hiện này tiết lộ một kiểu giả thuyết điều hoà mới mà thực vật sử dụng để chống lại căng thẳng hạn hán, cung cấp những hiểu biết sâu sắc về việc phát triển cây trồng biến đổi gen với khả năng chống hạn được cải thiện.

Tiến sỹ Xiaosan Huang, đồng tác giả, cho biết: "Phát hiện của chúng tôi cho thấy một mạng lưới điều tiết quan trọng mà lê dại sử dụng để chống lại căng thẳng hạn hán. Hiểu được cơ chế này mở ra những khả năng mới cho việc tạo ra các loại cây trồng chịu hạn, điều này rất quan trọng khi đối mặt với tình trạng hạn hán ngày càng tăng".

Phát hiện này cung cấp nền tảng để phát triển các loại cây trồng biến đổi gen có khả năng chịu hạn tốt hơn, có khả năng cải thiện khả năng phục hồi của nền nông nghiệp.

Bằng cách tận dụng mô hình điều tiết PbERF3-PbHsfC1a, các nhà khoa học có thể tạo ra cây trồng được trang bị tốt hơn để chịu được điều kiện khô hạn, đảm bảo an ninh lương thực và thực hành nông nghiệp bền vững ở những vùng khô cằn.

Trương Thị Tú Anh theo Phys.org