Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà khoa học đã phát hiện ra một công tắc phân tử đáp ứng nhanh trong rễ cây cho phép chúng phát hiện đất khô và điều hướng sự phát triển rễ để tìm kiếm nguồn nước. Phát hiện này có thể giúp phát triển các giống cây trồng chịu hạn và giải quyết các thách thức về an ninh lương thực trong tương lai.

Rễ cây thường phân nhánh đến nơi có độ ẩm trong đất để tìm kiếm nguồn nước và chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, khi rễ mất liên hệ với đất ẩm, quá trình hình thành rễ bên tạm thời bị ngừng lại. Phản ứng thông minh này giúp cây điều hướng sự phát triển rễ hướng đến những khu vực có nguồn nước dồi dào hơn.

Một nghiên cứu mới, do các nhà khoa học tại Đại học Nottingham và Đại học Durham thực hiện, đã phát hiện ra cơ chế truyền tín hiệu đáp ứng nhanh cho phép rễ cây phát hiện và đáp ứng với điều kiện đất khô. Cơ chế này được kích hoạt bởi sự gia tăng nhanh chóng các loại oxy phản ứng (ROS) ở đầu rễ. ROS hoạt động như tín hiệu căng thẳng (stress), báo hiệu cho rễ biết rằng nó đã vào vùng đất khô.

Nhóm nghiên cứu đã tiết lộ cách thức ROS tương tác với một protein và hormone cụ thể, giữ vai trò điều hòa tăng trưởng và phát triển ở thực vật; và cách thức điều này có thể bị gián đoạn khi protein hoạt động như một công tắc phân tử, kết hợp các tín hiệu stress môi trường với kiểm soát hormone để định hình cấu trúc rễ.

“Đây là một cơ chế nhanh chóng, hiệu quả cho phép cây cảm nhận stress nước và phản ứng gần như ngay lập tức, giúp chúng bảo tồn nguồn dinh dưỡng và tối ưu hóa sự phát triển rễ để đáp ứng với môi trường,” Tiến sĩ Poonam Mehra, Trường Khoa học Sinh học, cho biết.

“Công trình này cho thấy một protein đơn lẻ có thể hoạt động như một cảm biến phản ứng nhanh, liên kết nhận thức stress của cây với quyết định tăng trưởng. Nó mở ra những khả năng thú vị cho việc kỹ thuật hóa cây trồng được thích nghi tốt hơn với môi trường hạn chế nước”, Giáo sư Malcolm Bennett, Trường Khoa học Sinh học, chia sẻ thêm.

Bước đột phá này không chỉ là một bước tiến trong khoa học thực vật cơ bản mà còn có ý nghĩa quan trọng đối với an ninh lương thực toàn cầu. Khi hạn hán trở nên thường xuyên và nghiêm trọng hơn do biến đổi khí hậu, việc hiểu cách rễ cây phản ứng với stress nước là rất quan trọng để phát triển các giống cây trồng có thể sống sót trong môi trường khắc nghiệt.

Nguồn: nottingham.ac.uk