Lá nói chuyện với rễ như thế nào

  

Hình trên: các loại rễ hoang dại hình thành các đốt sần dù chúng được chuyển gene hay không (được đánh dấu bằng huỳnh quang xanh).
 
Hình dưới: sự điều chỉnh của miR2111 trong rễ được chuyển gene (được đánh dấu bằng huỳnh quang xanh) dẫn đến giảm sự cộng sinh. Các đốt sần cố định đạm (đánh dấu bằng huỳnh quang đỏ) được ưu tiên hình thành trên rễ không chuyển gene với miR2111 hoạt động bình thường.
 
 Những nghiên cứu mới cho thấy rằng micro RNA ở chồi giúp cho rễ của cây họ đậu dễ bị nhiễm cộng sinh bằng cách điều chỉnh một gene có thể cản trở sự đáp ứng của rễ đối với các vi khuẩn cộng sinh. Những phát hiện này giúp chúng ta hiểu những gì cần để việc cố định đạm cộng sinh có hiệu quả và chúng ta cần làm gì để khai thác có hiệu quả về mặt nông học quá trình cố định đạm cộng sinh này.
  
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã khám phá ra một trình tự RNA nhỏ, được gọi là micro RNA miR2111, được chuyển từ lá vào rễ của những cây họ đậu có thể tạo thành dạng cố định đạm cộng sinh với các vi khuẩn vùng rễ. Trong rễ, miR2111 làm cho cây trồng dễ bị nhiễm cộng sinh. Rễ biểu hiện một gene sẽ cản trở sự đáp ứng bình thường của rễ đối với cộng sinh vi khuẩn, và miR2111 cản trở sự hoạt động của gene này. Những phát hiện này cũng giải thích tại sao khi không có chồi, rễ không thể tham gia vào quá trình cố định đạm cộng sinh, vấn đề này vừa được đăng trên tạp chí quốc tế Science.
 
 Các nghiên cứu này đã “lật đổ” những hiểu biết trước đây của chúng ta về việc cây trồng kiểm soát hiện tượng cộng sinh như thế nào, vì kết quả cho thấy rằng cơ chế điều khiển hiện tượng cộng sinh đã có sẵn trước khi cây tiếp xúc với vi khuẩn. Phương thức này đảm bảo sự đáp ứng nhanh của cây trồng khi vi khuẩn thích hợp xuất hiện.
 
 Các loại đậu, đậu Hà Lan, đậu nành, cũng như những cây thuộc họ đậu khác, có chứa rất nhiều protein. Đây là lý do mà những người ăn chay luôn có nhu cầu cao với các loại đậu này. Không giống như những loại cây khác như cây ngũ cốc, cây cà chua hay cây táo, các loại cây họ đậu có khả năng lưu trữ các vi khuẩn cố định đạm ở các cơ quan chuyên biệt trong rễ của chúng. Những vi khuẩn này được gọi là rhizobia (vi khuẩn nốt sần cố định đạm), cung cấp cho cây chủ nitơ ở dạng dễ sử dụng và nhận lại từ cây chủ các loại khoáng chất và các dạng hydrate cacbon. Vì thế, các loại cây ngũ cốc này có thể phát triển mà không cần các loại phân bón hóa học, điều này rất quan trọng và có giá trị cho cây trồng, đặc biệt là cây trồng ở những vùng đất nghèo đạm.
 
 Kiểm soát cộng sinh là cần thiết
 
 Khi các cây chủ cung cấp các chất dinh dưỡng cho vi khuẩn cộng sinh, chúng phải kiểm soát sự phát triển của quá trình cộng sinh. Một sự xâm nhiễm quá mức của các vi khuẩn cộng sinh sẽ dẫn đến việc thiết lập nơi cư trú của các vi khuẩn này, trở thành tác nhân gây bệnh và cây trồng sẽ bị ảnh hưởng. Một vài gene liên quan đến việc kiểm soát sự cộng sinh tạo các nốt sần ở cây chủ, một quá trình gọi là sự tự cộng sinh. Mặc dù các nốt sần hình thành ở rễ, sự tự cộng sinh liên quan đến cả rễ và chồi của cây chủ. Điều này rất quan trọng, bởi vì theo dõi tình trạng dinh dưỡng của lá là một khía cạnh quan trọng để xác định mức độ cộng sinh là bao nhiêu thì có lợi cho từng loại cây trồng cụ thể.
 
 Vì thế, rễ và chồi trao đổi thông tin với những tín hiệu đặc biệt để điều chỉnh quá trình cộng sinh theo nhu cầu của cây. Sau khi xâm nhiễm, những đoạn peptit nhỏ được sinh ra trong rễ sẽ theo dòng nước qua các mạch xylem đi lên lá, ở đây chúng sẽ tương tác với một protein thụ thể đặc biệt HAR1. Mất thụ thể này dẫn đến việc cây trồng bị sự xâm nhiễm quá nhiều của các vi khuẩn cộng sinh và hình thành nhiều nốt sần, kết quả là cây kém phát triển. Ở rễ, một gene TML là cần để giữ cho sự xâm nhiễm và hình thành các nốt sần ở mức cây trồng phát triển tốt. Nhưng cho đến giờ, vẫn chưa rõ sự trao đổi thông tin giữa chồi và rễ xảy ra như thế nào, những tín hiệu nào ở chồi liên quan đặc biệt đến việc điều chỉnh hoạt động của gene TML. Nhiều gene TML ở rễ sẽ ức chế sự xâm nhiễm mới. Gene TML hoạt động ở cả những cây không có sự xâm nhiễm của các vi khuẩn cộng sinh và nếu không kiểm soát sẽ ngăn cản hình thành quá trình cộng sinh.
 
 Các nhà nghiên cứu đã xác định micro RNA 2111 (miR211) chủ yếu được hình thành ở lá, theo các mô libe xuống rễ để điều chỉnh sự dư thừa thông tin của RNA gene TML, làm cho rễ dễ bị nhiễm các vi khuẩn. Trong vòng 2 ngày sau sự xâm nhiễm của các vi khuẩn cộng sinh, miR2111 ngừng hoạt động, một cơ chế tự điều chỉnh được thiết lập để cân bằng quá trình cộng sinh ở mức có lợi cho cây trồng.
 
 Sự liên lạc tinh chỉnh giữa chồi và rễ
 
 Bên cạnh sự hiểu biết của chúng ta về hiện tượng tự cộng sinh, các kết quả mới cho thấy các micro RNA có thể hoạt động như một vật truyền thông tin đặc biệt để liên lạc giữa rễ và chồi. Điều này mở ra một cái nhìn thú vị về cách mà các bộ phận trong cây trồng hoạt động như thế nào, sự kết hợp giữa các bộ phận để đáp ứng lại với các tín hiệu của môi trường. Về lâu dài, kết quả này được sử dụng để tinh chỉnh sự liên lạc giữa chồi và rễ của các cây họ đậu giúp tối ưu quá trình cố định đạm trong điều kiện môi trường bất lợi. (iasvn.org)
Thông tin KHKT khác :
»Phấn hoa hướng dương bảo vệ ong khỏi bệnh tật (12/10/2018)
»Nghiên cứu ngô để tăng sản lượng và khả năng hấp thụ hấp thụ nhiều khí carbon dioxide hơn (10/10/2018)
»Protein ngăn thực vật ra hoa sớm (09/10/2018)
»Cách thức cây trồng sử dụng hiệu quả các vi sinh vật để lấy dưỡng chất (03/10/2018)
»Bảo vệ cây lúa bằng cách khai thác sự phòng thủ tự nhiên của cây (03/10/2018)

CÔNG TY CỔ PHẦN GIỐNG CÂY TRỒNG NHA HỐ
Địa chỉ: Thôn Nha Hố – xã Nhơn Sơn
       Huyện Ninh Sơn – tỉnh Ninh Thuận
Email: nhahoseed@nhahoseed.com.vn
          nhahoseed@yahoo.com
Copyright © 2011 NhaHo Seed
Lượt truy cập: 758025
Hỗ trợ trực tuyến: Kinh doanh