Cơ chế mới bảo vệ thực vật chống lại giá lạnh Khám phá mới bởi các nhà sinh hóa học thuộc Đại học Bang Michigan đã giúp giải thích cách thức mà thực vật bảo vệ chúng tránh nhiệt độ lạnh
Trang 1Cơ chế mới bảo vệ thực vật chống lại giá lạnh
Khám phá mới bởi các nhà sinh
hóa học thuộc Đại học Bang
Michigan đã giúp giải thích cách thức mà thực vật bảo vệ chúng
tránh nhiệt độ lạnh và có thể dẫn đến những khám phá liên quan đến
sự kháng của thực vật với khô hạn
và các điều kiện khắc nghiệt khác
Trang 2“Điều này mang hai vấn đề kinh
điển trong sinh học thực vật lại với nhau,” Christoph Benning, giáo sư sinh hóa và sinh học phân tử tại
MSU, nói Một là thực vật bảo vệ chúng chống lại giá lạnh và các nhà khoa học từ lâu đã nghĩ rằng có
một điều gì đó đã xảy ra với màng
tế bào, nhưng không biết chính xác
là như thế nào Hai là việc tìm kiếm đối với gen mã hóa cho một
enzyme bí ẩn của con đường
chuyển hóa lipid thực vật trong lục lạp Nói cách khác, bằng cách nào, lipid, chất tạo dựng nên màng tế
bào, đã làm cho các bào quan của
tế bào thực vật chịu trách nhiệm
cho sự chuyển hóa năng lượng mặt
Trang 3trời thành năng lượng hóa học qua quang hợp
Hình ảnh cho thấy tác động của
việc sự lý lạnh trong thời gian 5
ngày trên cây Arabidopsis
thailiana giống hoang dại và loại
kháng lạnh (bên trái) và giống đột biến nhạy cảm với lạnh (bên phải)
(Ảnh: Eric Moellering, MSU)
Trong một bài báo công bố trên tạp
Trang 4chí Science, Benning và nhóm của ông ấy đã mô tả cách thức mà một gen chuyên biệt dẫn đến sự hình
thành một phân tử lipid bảo vệ lục lạp và màng tế bào thực vật khỏi sự phá hủy của giá lạnh bởi một cơ
chế mới ở Arabidopsia thailiana
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra
một giống Arabidopsis không thể
sản xuất lipid và liên kết sự khiếm khuyết về mặt sinh hóa này với
công việc đã được thực hiện bởi
những tác giả khác khác, những
người đã mô tả trước tiên về vai trò của gen trong sự kháng giá lạnh,
nhưng đã không tìm ra cơ chế
“Một trong những vấn đề lớn trong
sự kháng giá lạnh hay các điều kiện
Trang 5bất lợi nói chung ở thực vật là một
số loài có khả năng vượt qua những điều kiện này tốt hơn những loài
khác,” Moellering, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, cho biết
“Chúng ta chỉ đang bắt đầu hiểu
các cơ chế cho phép một số thực
vật số sót trong khi những thực vật khác thì nhạy cảm.”
Không có một cơ chế đơn lẻ nào
liên quan đến sự kháng giá lạnh ở thực vật, Moellering nói thêm, nên ông không thể nói rằng những kết quả nghiên cứu của mình sẽ dẫn
đến, trong bất kỳ thời điểm sớm
nào, những đột phá về mặt di
truyền nhằm tạo ra giống cam quýt hay những thực vật không chịu
Trang 6được giá lạnh có thể phát triển ở
các vùng khí hậu phía bắc Tuy
nhiên, nó sẽ làm gia tăng sự hiểu
biết của chúng ta về cách thức mà thực vật tồn tại được trong các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt
Nhiều loại cây bị hủy hoại trong
nhiệt độ lạnh là do sự khử nước
trong tế bào, trong đó nước chuyển thành dạng tinh thể và các bào quan hay màng tế bào co lại như các giọt dung dịch Lipid trong màng của
các cây kháng được loại bỏ và
chuyển thành dầu tích lũy trong các giọt nhỏ, giúp duy trì tính toàn vẹn của màng, giữ cho màng tránh
được sự dung hợp với một màng
khác và bảo tồn năng lượng bằng
Trang 7việc tích trữ các giọt dầu Với sự
quan tâm đang gia tăng trên toàn
cầu về nguồn nước và sự biến đổi khí hậu, các nhà khoa học nhìn thấy thêm lý do để hiểu các phương thức thực vật tồn tại một cách mạnh mẽ Một nghiên cứu khác cũng dẫn đến
sự suy đoán cho rằng nhiệt độ lạnh
có thể thúc đẩy các protein tế bào trực tiếp để thay đổi thành phần của màng mà không cần thông qua sự hoạt hóa bởi sự thích nghi dần dần Điều đó được xem là tâm điểm
trong lĩnh vực kháng lạnh ở thực
vật, các nhà nghiên cứu cho biết
“Kết quả nghiên cứu này mở ra
một cách cửa to lớn cho bất kỳ ai thực hiện loại nghiên cứu này và
Trang 8làm thay đổi các nhà nghiên cứu,” Benning nói “Có nhiều người
trong số họ cố gắng hiểu về sự
kháng lạnh, mặn và khô hạn ở thực vật, và chúng tôi đã cung cấp cho
họ một ý tưởng mới về cách thức
mà họ có thể tiếp cận vấn đề này về mặt cơ chế.”
