|
|
| Cây thủy sinh trong phòng thí nghiệm. Ảnh Phòng thí nghiệm Pedmale / CSHL |
Để tăng năng suất nông nghiệp, điều quan trọng phải hiểu cách thực vật tương tác với ánh sáng. Thực vật sử dụng ánh sáng để xác định thời điểm tăng trưởng và nở hoa. Thực vật tìm thấy ánh sáng bằng cách sử dụng một số protein còn được gọi là cơ quan thụ cảm quang (photoreceptor).
Sự hiểu biết sâu sắc về thực vật còn có tác động trong các lĩnh vực khác ngoài nông nghiệp.
Ullas Pedmale, phó giáo sư tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) Mỹ cùng nhóm các nhà khoa học đã phát hiện được phương thức các protein UBP12 và UBP13 điều chỉnh hoạt động của cơ quan cảm quang CRY2.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu giúp cho các chiến lược kiểm soát tăng trưởng nông nghiệp mới rõ ràng hơn, cùng với những tác động tiềm năng ngoài ngành nông nghiệp.
Các cơ quan thụ cảm ánh sáng CRY có cả trong thực vật và con người. Những cơ quan này trong cơ thể con người có mối liên quan đến một số bệnh như tiểu đường, ung thư và một số rối loạn não. CRY2 điều chỉnh sự tăng trưởng ở cả người và thực vật. Sự tăng trưởng không kiểm soát làm giảm khả năng sinh tồn ở thực vật, và gây ra ung thư ở con người. "Nếu hiểu được sự tăng trưởng, chúng ta có thể điều trị được bệnh ung thư ở con người," Pedmale tuyên bố.
| |
Làm thay đổi mức độ của các protein CRY2 và UBP12 và UBP13 trong cây Arabidopsis thaliana ảnh hưởng đến sự tăng trưởng. Cây đầu tiên từ bên trái phát triển bình thường. Cây thứ hai thiếu CRY2 và phát triển quá dài. Cây thứ ba thiếu UBP12 và UBP13 phát triển ngắn hơn. Cây thứ tư có mức UBP12 và UBP13 cao, cây thứ năm có mức CRY2 cao. Ảnh: Phòng thí nghiệm Pedmale / CSHL, 2022 |
Cây cần có lượng CRY2 vừa đủ để xác định đúng thời điểm tăng trưởng và thời điểm ra hoa. PGS Pedmale và nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ Louise Lindbäck phát hiện ra rằng việc điều chỉnh mức UBP12 và UBP13 giúp thay đổi lượng CRY2 trong thực vật. Thử nghiệm cho thấy, khi tăng UBP12 và UBP13 sẽ làm giảm mức CRY2. Tác động này khiến cây cối xác định đang không có đủ ánh sáng. Đáp lại, cây cho thân mọc dài hơn một cách bất thường, để tiếp cận và hấp thụ được nhiều ánh sáng hơn.
PGS Pedmale nói: "Chúng tôi đã có cách để hiểu sự tăng trưởng – chúng tôi có thể điều khiển sự tăng trưởng của cây mà chỉ tác động đến 2 protein. Chúng tôi cũng đã có cách để thực sự làm tăng số lượng hoa cho cây. Phải có hoa thì mới có trái. Không có hoa thì không có lúa mạch, hạt mì, không có hạt bắp v.v."
PGS Pedmale và TS Lindbäck chưa biết chính xác UBP12 và UBP13 điều chỉnh mức CRY2 như thế nào. Khi nghiên cứu kỹ lưỡng, nhóm này đã đi đến một phát hiện đáng ngạc nhiên. Ở người và các sinh vật khác, các protein UBP12 và UBP13 bảo vệ những thể thụ quang CRY khỏi bị suy thoái. Nhưng ở thực vật thì ngược lại, UBP12 và UBP13 lại thực sự làm suy giảm CRY2.
TS Lindbäck giải thích: Trong thực vật, thay vì bảo vệ CRY2, các protein UBP12 và UBP13 khiến CRY2 bị suy giảm.
PGS Pedmale hy vọng, khám phá này của nhóm sẽ giúp các nhà nghiên cứu thực vật và các nhà nhân giống cây trồng cải thiện năng suất cây trồng. Đồng thời nghiên cứu của nhóm sẽ cung cấp một số thông tin cho nghiên cứu ung thư. Tương tác protein – protein có thể làm rõ thêm cơ chế hình thành và phát triển ung thư, cho phép tìm được giải pháp điều trị ung thư mới./.