Các nhà nghiên cứu đã làm rõ một cơ chế phân tử cho phép thực vật phản ứng tức thì khi gặp điều kiện môi trường cực đoan như ánh sáng mạnh hoặc nhiệt độ cao. Cơ chế này nằm trong một con đường hóa sinh sản xuất các hợp chất cần cho tăng trưởng; dưới stress, hoạt tính của các enzyme hiện có bị điều chỉnh ngay lập tức thay vì thông qua thay đổi biểu hiện gen và tổng hợp protein mới.
Các gốc oxy phản ứng (reactive oxygen species) can thiệp trực tiếp lên enzyme và làm giảm hoạt tính của chúng. Đồng thời, một số chất chuyển hóa hạ lưu tích tụ và gắn vào enzyme thượng nguồn, chặn chúng và làm chậm toàn bộ con đường. Hiệu ứng này có vai trò bảo vệ: bằng cách giảm sản xuất các sản phẩm liên quan đến tăng trưởng, cây tạm dừng phát triển để chịu đựng giai đoạn stress ngắn hạn.
Bước đột phá xuất phát từ công việc tỉ mỉ do Mien van de Ven dẫn dắt: bà theo dõi các chất chuyển hóa ở nồng độ rất thấp và tìm một đột biến làm cây nhỏ hơn nhưng không chết. Nhóm đã cô lập các enzyme mảnh và tái tạo điều kiện để chúng hoạt động ngoài cây, điều này chứng minh tương tác ức chế giữa các bậc trong con đường. Vì các con đường tương tự tồn tại cả ở vi khuẩn, kết quả có thể phản ánh một chiến lược sinh học rộng hơn. Tăng cường con đường này có tiềm năng giúp phát triển cây trồng chịu được hạn hán, ánh sáng mạnh, nhiệt độ khắc nghiệt và độ mặn cao hơn; kết quả được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences.
Từ khó
- cơ chế — cách một hệ thống hoạt động hoặc phản ứng
- hoạt tính — mức độ hoạt động của một enzyme
- gốc oxy phản ứng — phân tử oxy gây tổn hại và hoạt động hóa học
- chất chuyển hóa — sản phẩm trung gian trong con đường hóa sinh
- ức chế — làm giảm hoặc ngăn hoạt động của cái gì
- đột biến — thay đổi trong cấu trúc gen của sinh vật
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Việc giảm sản xuất các sản phẩm tăng trưởng để tạm dừng phát triển có lợi và có hại gì cho cây trồng trong nông nghiệp?
- Bạn nghĩ nhà nghiên cứu có thể dùng đột biến đã tìm thấy như thế nào để cải thiện tính chịu đựng của cây?
- Kết quả cho thấy cơ chế tương tự tồn tại ở vi khuẩn; điều đó có thể mở ra hướng nghiên cứu hoặc ứng dụng nào khác?
