Điều chỉnh gien để bù nước cho cây sau hạn hán

  19/11/2018

Nghiên cứu cho thấy protein NGA1 là quan trọng đối với thực vật để có những phản ứng bình thường với mất nước có thể hữu ích cho nông nghiệp ở những vùng dễ bị hạn hán.

Các nhà khoa học tại Trung tâm Khoa học Tài nguyên Bền vững RIKEN ở Nhật Bản đã phát hiện ra rằng protein NGA1 rất quan trọng đối với cây trồng để có phản ứng bình thường với tình trạng mất nước. Xuất bản trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia  Hoa Kỳ, nghiên cứu này cho thấy cách NGA1 kiểm soát sự phiên mã của một gien quan trọng cuối cùng cho phép thực vật sống sót sau thời gian hạn hán.

Hãy tưởng tượng những gì sẽ xảy ra khi bạn quên tưới cây của bạn trong một hoặc hai tuần. Nếu điều này diễn ra thường xuyên, chúng sẽ vẫn ổn sau khi bạn cho chúng nước trở lại. Điều này có vẻ đơn giản, nhưng nó thực sự là một quá trình sinh học phức tạp mà phụ thuộc vào một hoóc-môn thực vật gọi là ABA. Để bù nước thành công, ABA phải tích lũy trong giai đoạn đầu của sự mất nước, và sau đó – cùng nhiều yếu tố khác - hoạt động để ngăn chặn sự mất nước bằng cách đóng lỗ chân lông trong lá của cây.

Trong khi các nhà khoa học biết rất nhiều về ABA và những gì nó làm, họ không biết nhiều về việc ABA bắt đầu tích lũy như thế nào để ứng phó với tình trạng mất nước. Nhà khoa học dẫn đầu nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Hikaru Sato và nhóm của ông đã kiểm tra một thư viện gồm 1.670 dòng thực vật chuyển gien và thực hiện một loạt các thí nghiệm để giải quyết vấn đề này.

Phương pháp sàng lọc mà nhóm nghiên cứu sử dụng khá độc đáo. Như Tiến sĩ Sato giải thích, “chúng tôi đã sử dụng một thư viện các dòng cây được tạo ra bằng công nghệ làm im lặng gien kìm hãm chimeric. Kỹ thuật đặc biệt này được sử dụng để xác định các yếu tố phiên mã mới trong khoa học di truyền thực vật”.

Trong quá trình tìm kiếm thực vật có đặc điểm tương tự với ABA-những đột biến không đầy đủ, họ tìm thấy một dòng thực vật trong đó biểu hiện quá mức NGA với một miền ức chế chimeric dẫn đến giảm nồng độ enzim NCED3 trong quá trình căng thẳng mất nước. Điều này rất hứa hẹn vì thực vật cần NCED3 để tạo ABA, và tiếp theo họ giả thuyết rằng NGA là yếu tố phiên mã có thể kiểm soát việc sản xuất NCED3 và cuối cùng là sinh tổng hợp ABA.

Hóa ra là có cả một gia đình các protein NGA, và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng tất cả chúng đều liên kết với vùng của gien NCED3 gây nên sự phiên mã của nó. Nhưng câu chuyện không đơn giản như vậy. Nhóm đã tạo ra các cây chuyển gien cho mỗi thành viên của họ NGA và thấy rằng các protein NGA được tìm thấy tự nhiên ở các bộ phận khác nhau của cây, và thể hiện các mô hình biểu hiện khác nhau trong những thời điểm căng thẳng mất nước. Một số đã được thể hiện trong rễ, trong khi những số khác được thể hiện trong lá. Thời gian biểu hiện NGA cũng khác nhau giữa các dòng khác nhau. Điều này có nghĩa rằng họ không chắc rằng tất cả chúng có hoạt động theo cùng một cách để ứng phó với hạn hán hay không.

Để xác định protein NGA nào là quan trọng đối với sự tổng hợp ABA tự nhiên, họ tạo ra đột biến bất thường cho mỗi protein. Tất cả các cây đều phát triển bình thường khi có nước. Sau khi giữ lại nước cho đến khi cây cối khô héo, đột biến NGA1 vẫn khô cạn và không thể hồi sinh thông qua bù nước. Tất cả các đột biến khác có thể được bù nước.

Cải thiện khả năng chịu hạn là ưu tiên hàng đầu cho các nhà khoa học thực vật. "Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tăng mức độ ABA có thể cải thiện khả năng chịu hạn ở thực vật", Tiến sĩ Sato lưu ý. “Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng NGA1 là cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp ABA, do đó có thể hữu ích cho việc phát triển các phương pháp mới để tăng khả năng chịu hạn hán”.

Tất nhiên, tất cả các thử nghiệm đều dẫn đến nhiều câu hỏi hơn. Bước tiếp theo cho Sato và nhóm của ông là tìm hiểu căng thẳng do hạn hán dẫn đến tăng mức NGA1 như thế nào.

Nguồn tin: T.P - theo Newfoodmagazine

                                                   Bộ NN&PTNT Online

 

Tin tức mới

Các giải thưởng
Lượt truy cập
  • 9
  • 138
  • 2,706,288