Cơ chế mới bảo vệ thực vật chống lại giá lạnh pps

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 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.
“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 cá
c 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 ki
ếm
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
trời 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
chí 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 th
ực 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 tr
ò
của gen trong sự kháng giá lạnh,
nhưng đã không tìm ra cơ chế.
“M
ột trong những vấn đề lớn trong
s
ự kháng giá lạnh hay các điều kiện
bất lợi nói chung ở thực vật là một
số loài có khả năng vư
ợt 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

được 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 đư
ợc 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 v
à các bào quan
hay màng tế bào co lại như các gi
ọt
dung dịch. Lipid trong màng của
các cây kháng được loại bỏ và
chuyển thành d
ầu 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
việc 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 th
ấy
thêm lý do để hiểu các phương th
ức
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 ph
ần 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
làm 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 v
ề
mặt cơ chế.”