Một chất chuyển hóa mới kích thích sự phát triển rễ neo trong Arabido

Một chất chuyển hóa trong cây trồng điều hòa sự phát triển của rễ neo, rất quan trọng để duy trì sự hấp thụ nước và dinh dưỡng ở thực vật và có thể áp dụng hữu ích trong nông nghiệp.

Các hợp chất sắc tố gọi là carotenoids được tìm thấy trong tất cả các loại cây trồng và đóng vai trò chính trong quá trình quang hợp và tạo ra các hoocmon và chất chuyển hóa thực vật. Những sản phẩm này được hình thành khi enzyme hoạt động làm cho các phân tử carotenoid tách ra, một quá trình được gọi là sự phân tách. Trong khi nhiều sản phẩm carotenpid được biết là đóng vai trò sinh học quan trọng, người ta ít biết về một nhóm các phân tử phân tách được gọi là di-apocarotenoids.

"Di-apocarotenoids ít đặc trưng do tính không ổn định và ít đa dạng", nhà nghiên cứu khoa học KAUST Kunpeng Jia, làm việc trong dự án dưới sự giám sát của Salim Al-Babili của KAUST nói. "Thật vậy, chúng ta chỉ mới bắt đầu hiểu ý nghĩa sinh học của chúng có thể là gì và chúng có chức năng gì".

Các nhà nghiên cứu KAUST, phối hợp với các nhà khoa học ở Hoa Kỳ và Đức, đã tiến hành một nghiên cứu sâu rộng về sự hiện diện và hoạt động sinh học của di-apocarotenoids trong cây Arabidopsis sử dụng các kỹ thuật nghiên cứu phát triển và kỹ thuật hóa học phân tích hiện đại. Làm việc với các hợp chất không ổn định vốn có trọng lượng phân tử thấp trong các mô thực vật là một thách thức thực sự đối với Jianing Mi, thuộc nhóm của Al-Babili, ông đã điều chỉnh các kỹ thuật trong phòng thí nghiệm để trích xuất và phân tích các phân tử mà không làm hỏng chúng.

"Chúng tôi đã nhận ra di-apocarotenoid anchorene là một chất chuyển hóa gửi tín hiệu cụ thể để kích hoạt sự hình thành rễ neo Arabidopsis", ông Jia nói. "Vì anchorene là một sản phẩm carotenoid, nên quá trình sinh tổng hợp carotenoid chính xác cũng cần thiết cho sự hình thành rễ khỏe mạnh. Chúng tôi đã xác nhận điều này bằng cách sử dụng các chất ức chế hóa học và đột biến Arabidopsis".

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy rằng anchorene điều chỉnh sự phân phối của hoocmon thực vật bổ sung trong vị trí hình thành rễ neo, kích thích sự tăng trưởng. Jia và đồng nghiệp nhận thấy rằng việc tăng mức độ anchorene trong những cây thiếu carotenoid đã duy trì sự phát triển của rễ neo, đồng thời thúc đẩy sự tăng trưởng ở cây con bình thường. Khi họ sửa đổi cấu trúc của anchorene, nó dẫn đến mất hoạt động.

"Chúng tôi muốn khám phá tầm quan trọng sinh học của anchorene hơn nữa và chúng tôi cũng hy vọng hiểu chính xác cách thức cây trồng tạo ra chất chuyển hóa này", ông Jia nói. "Chúng tôi cũng sẽ kiểm tra hoạt động sinh học của anchorene trong cây trồng vì những phát hiện của chúng tôi có thể liên quan đến việc tăng năng suất".

"Anchorene thay đổi cấu trúc rễ bằng cách thúc đẩy sự hình thành rễ neo, làm tăng thể tích rễ và tạo điều kiện cho sự hấp thụ nước và chất dinh dưỡng", Al-Babili nói thêm. "Do đó, có thể áp dụng Anchorene trong đất thiếu dinh dưỡng để thúc đẩy sự phát triển của rễ".

Nguyễn Bình Duy theo Phys.org