Quan điểm toàn hệ thống về stress lạnh cây trồng

  Nhà sinh vật học Gustavo Caetano-Anolles thuộc Đại học Illinois, cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Kỹ thuật Gebze ở Thổ Nhĩ Kỳ, đã mô tả phản ứng stress lạnh của cây trồng ở Arabidopsis (chi thực vật có hoa trong họ cải) từ góc độ hệ thống.

Khi nhiệt độ giảm, cây không thể co lại. Bị cản trở bên ngoài, không được bảo vệ, cây trồng thay vì trải qua một loạt các thay đổi sinh hóa bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại. Các nhà khoa học đã mô tả những thay đổi này và xác định một số gen kiểm soát chúng, nhưng nó không rõ ràng làm thế nào tất cả các quá trình làm việc cùng nhau. Thiếu quan điểm toàn cầu này, các nhà nhân giống cây trồng đã phải cố gắng để xây dựng các cây trồng chịu lạnh.
 
Một nghiên cứu gần đây của Đại học Illinois và Đại học Kỹ thuật Gebze ở Thổ Nhĩ Kỳ cung cấp một cách suy nghĩ mới về stress lạnh ở thực vật mà vượt ra ngoài cách tiếp cận truyền thống của việc kiểm tra một gen đơn, protein hoặc thông qua con đường sinh hóa tại một thời điểm. Thay vào đó, nó đồng thời kiểm tra toàn bộ bộ sưu tập gen, chất chuyển hóa, đường đi và phản ứng liên quan đến phản ứng stress lạnh.
 
 “Các cơ hội rất mỏng manh mà các nhà lai tạo có thể biến đổi thành công một gen duy nhất và đạt được khả năng chịu lạnh cao hơn. Chúng ta cần phải hiểu toàn bộ hệ thống: không chỉ gen quan tâm mà là tất cả các gen liên quan có ảnh hưởng đến các con đường đặc biệt và các hoạt động sinh học khác liên quan đến phản ứng stress của cây trồng”, Gustavo Caetano-Anollés, giáo sư khoa Khoa học cây trồng tại Đại học Illinois và là một tác giả về Frontiers trong nghiên cứu kỹ thuật sinh học và công nghệ sinh học nói, “Nghiên cứu của chúng tôi xác định các chất chuyển hóa có ý nghĩa liên quan đến các đặc điểm quan trọng và là một bước tiến trong kỹ thuật định hình trao đổi chất”.
 
Trình tự gen thế hệ tiếp theo đã tạo ra danh sách tất cả các gen và protein được biểu hiện tại một thời điểm nhất định trong một sinh vật - tạo thành hàng triệu điểm dữ liệu - nhưng vẫn không có cách nào để hiểu tất cả chúng là gì hoặc cách chúng đang tương tác.
 
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các điểm dữ liệu thu thập được từ cây Arabidopsis thaliana, một cây nhỏ thường được nghiên cứu để hiểu các quá trình di truyền và sinh lý, tại bốn thời điểm trong phản ứng stress lạnh. Sử dụng cơ sở dữ liệu chú thích gen và các sản phẩm gen, nhóm nghiên cứu đã có thể xây dựng một mạng lưới các gen, các chất chuyển hóa và các con đường, xác định tất cả các quá trình liên quan đến phản ứng stress lạnh của cây trồng.
Ibrahim Koç, một nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Gebze và đồng tác giả của nghiên cứu, nói thêm, “Đặc biệt, ethanol là một chất chuyển hóa đáng kể liên quan đến việc quản lý năng lượng tế bào”.
 
Phát hiện này cho thấy một con đường có thể chuyển tiếp cho các nhà nhân giống cây trồng và các kỹ sư sinh học, mặc dù cần nghiên cứu thêm để xác định xem các con đường liên quan có thể được sửa đổi đồng thời hay không. Cụ thể, phương pháp này sẽ cho phép các nhà khoa học sử dụng các công cụ sinh học hệ thống để nghiên cứu các phản ứng trao đổi chất để tạo ra các con đường quan trọng và tập hợp kỹ thuật enzyme để cải thiện cách thức cây trồng phản ứng với những thương tổn từ môi trường.
 
Quan trọng hơn, nghiên cứu cung cấp một phương pháp để xem xét các quá trình trao đổi chất trong hầu như bất kỳ sinh vật nào. Caetano-Anollés cho thấy phương pháp này có thể được sử dụng, ví dụ, để xem xét kháng thuốc diệt cỏ ở cỏ dại hoặc kháng kháng sinh ở động vật có vú.
 
 “Các chiến lược sử dụng các mạng phức tạp liên kết hệ thống các hoạt động của các gen với các chức năng sinh học có liên quan hiện nay mở ra những cơ hội đáng kể cho kỹ thuật di truyền và sinh học tổng hợp”, Caetano-Anollés kết luận.
(iasvn.org)
Thông tin KHKT khác :
»Nghiên cứu phản ứng của cây trồng với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường (13/11/2018)
»Quả kiwi có hàm lượng vitamin C cao bằng cam (05/11/2018)
»Chuyển gen diệt cỏ của cây cao lương sang cây lúa (05/11/2018)
»Gel bôi tại chỗ bảo vệ nông dân khỏi tác hại của thuốc trừ sâu (31/10/2018)
»Khám phá mạng lưới các gen cho rễ cây hấp thu và kiểm soát đạm (31/10/2018)

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: 901094
Hỗ trợ trực tuyến: Kinh doanh