Tin tức > Trang tin Khoa học-Công nghệ
 
 
 
 
Cơ chế cơ bản cho sự phát triển của rễ và bổ sung tế bào
Ngày đăng: 02/02/2018       Số lượt xem: 872       Người đăng: luungocminh
 


Rễ của Arabidopsis (loài thực vật có bộ gen đầu tiên được giải mã gen) được nhìn thấy qua kính hiển vi cùng tiêu điểm. Tế bào gốc được đánh dấu bằng các màu khác nhau. Những màu đỏ là các tế bào gốc có khả năng lưu trữ. Credit: Fidel Lozano Elena


Hiểu được chức năng sinh học của rễ cây là rất quan trọng để biết làm thế nào cây trồng bị ảnh hưởng hoặc thích ứng với các điều kiện môi trường bất lợi như hạn hán. Hai nghiên cứu gần đây mô tả các cơ chế này: một trong số chúng, được xuất bản trên tạp chí Sinh học Hệ thống Phân tử (Molecular Systems Biology) mô tả quá trình tế bào ngừng phát triển do sự phân biệt tế bào; và, kết quả nghiên cứu còn lại được xuất bản trong Tạp chí Khoa học Tế bào (Cell Science), mô tả sự bổ sung tế bào thực vật sau khi bị hư hỏng.

 

Kết quả nghiên cứu đầu tiên từ các nghiên cứu của nhóm nhà nghiên cứu sinh học Ana Caño Delgado, thuộc CSIC tại Trung tâm Nghiên cứu Di truyền Nông nghiệp (CRAG), và nhà vật lý Marta Ibañes, từ Khoa Vật lý Vật chất cô đặc và Viện Hệ thống phức hợp thuộc Đại học Barcelona (UBICS). Nghiên cứu thứ hai được thực hiện bởi cùng một nhóm trong CRAG.


Làm thế nào các tế bào biết khi nào chúng ngừng phát triển?


Rễ cây Arabidopsis thaliana được sử dụng trong các nghiên cứu này, là một cơ quan khá đơn giản, trong đó các tế bào có các chức năng khác nhau được tách biệt ra. Do đó, các tế bào gốc trên đầu, bao quanh bởi các tế bào con được chia ra để tạo ra các mô của rễ. Các tế bào con phát triển theo chiều dài và khác biệt so với những tế bào còn lại để có được các chức năng điển hình cho phép rễ vận chuyển nước và chất dinh dưỡng. Để cho rễ phát triển và thích ứng với môi trường mới, sự phân chia, sự kéo dài và sự khác biệt của tế bào phải được phối hợp hoàn hảo.

 

Ibañes 'và Caño Delgado sử dụng ba giả thuyết để giải thích cách thức các tế bào biết khi nào thì ngừng phát triển: một khoảng thời gian nhất định trôi qua kể từ khi chúng phân chia, chúng phát hiện vị trí rễ của chúng, hoặc các tế bào có thể phát hiện được kích thước của chúng. Để làm sáng tỏ một trong những giả thuyết này là đúng, nhà nghiên cứu Irina Pavelescu, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, đã tạo ra ba mô hình phân tích và tính toán sự phát triển của rễ. Các mô hình này đã được thử nghiệm với các thước đo thực tế về độ dài của tế bào trong rễ Arabidopsis, được thực hiện với kính hiển vi đồng tiêu điểm tại CRAG. "Kết luận chính của nghiên cứu này là các tế bào rễ biết chúng đạt đến kích cỡ thích hợp và sau đó chúng ngừng phát triển và kết thúc sự khác biệt. Do đó, chúng ngừng phát triển là do kích thước của chúng", trích dẫn lời của Marta Ibañes (UB, UBICS).

 

Nhờ các mô hình toán học được tạo ra, các nhà nghiên cứu cũng có thể giải thích sự ảnh hưởng của các hormone thực vật -brassinosteroids- trong sự phát triển của rễ. Trong trường hợp này, họ đo các tế bào từ cây Arabidopsis có rễ và thân nhỏ, do thiếu thụ thể đối với các kích thích tố steroid. Nghiên cứu cho thấy rễ phát triển khi các kỹ thuật sinh học phân tử với độ phân giải của tế bào mà thụ thể của brassinosteroid được phục hồi trong nội bộ các tế bào, chúng tự phân chia ra, điều này chỉ ra rằng đó là do ảnh hưởng của hormon nằm trong tế bào trong giai đoạn tăng trưởng của nó.


Steroid thực vật rất cần thiết cho sự tái tạo tế bào


Cùng thời điểm đó, nhóm nghiên cứu của CRAG do Ana Caño Delgado dẫn đầu đã khám phá thêm chi tiết về sự phát triển của rễ và khả năng sửa chữa tế bào bị hư hỏng đã được công bố trên tạp chí Journal of Cell Science. Nghiên cứu công bố rằng, khi các tế bào gốc của rễ chết do stress bộ gen, một tín hiệu của hormon steroid được gửi đến các tế bào gốc có khả năng lưu trữ để chúng phân chia và thay thế các tế bào gốc bị hỏng. Do đó, sự tăng trưởng rễ và phát triển cây được duy trì.

 

Fidel Lozano Elena, nghiên cứu sinh của CRAG và tác giả đầu tiên của nghiên cứu đưa ra thông tin: "Những steroid thực vật, không giống như hầu hết các hormon thực vật, không được vận chuyển ở  những khoảng cách xa. Tuy nhiên, nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng có một vận chuyển các hormon này ở một khoảng cách ngắn, và điều này rất quan trọng cho việc giao tiếp tế bào suốt quá trình đổi mới tế bào",  "Hệ thống báo hiệu phức tạp hơn giữa các nhóm tế bào làm cho cây trồng trở nên linh hoạt hơn", dẫn lời Ainoa Planas Riverola, cũng là tác giả đầu tiên và nghiên cứu sinh trong nhóm nghiên cứu.

 

"Nếu chúng ta có thể điều chỉnh các quá trình này ở rễ, chúng ta có thể làm cho rễ phát triển cứng cáp và ổn định hơn, và do đó chống lại những thách thức của biến đổi khí hậu", Ana Caño Delgado nói. Chúng ta biết rằng hạn hán hiện nay là vấn đề nghiêm trọng nhất trong nông nghiệp. Ở Tây Ban Nha, đã có nhiều năm mưa ít hơn bình thường và theo báo cáo gần đây của Unión de Pequeños Agricultores y Ganaderos năm 2017, hạn hán gây thiệt hại hơn 3.600 triệu euro trong ngành nông nghiệp, chủ yếu là do mất năng suất trong vụ mùa. Tình huống này diễn ra ở tất cả các châu lục, tạo nên nguy cơ về khả năng nuôi sống dân số ngày càng gia tăng. Caño Delgado kết luận: "Do đó, cần phải có các vụ mùa tiêu tốn ít nước tưới và có thể sản xuất lương thực an toàn và chất lượng với số lượng đủ".

 

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Sciencedaily.

 

Nguồn: iasvn.org

 
Các tin tức khác [Quay về] 
 
     Nghiên cứu phản ứng của cây trồng với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường    (11/11/2018 | 2635)
     Bón bắp bằng vi khuẩn thiết kế thay phân hoá học    (29/10/2018 | 148)
     Liệu chúng ta có thể nuôi 10 tỷ người vào năm 2050?    (21/10/2018 | 136)
     Phương pháp mới giúp tăng gấp đôi sản lượng đường từ thực vật    (22/09/2018 | 283)
     Phát thải khí thải nhà kính từ canh tác lúa bị đánh giá thấp    (17/09/2018 | 231)


  :: TIN MỚI NHẤT
Tôn vinh 53 nhà khoa học xuất sắc trong lĩnh vực Nông nghiệp, Nông dân và Nông thôn lần thứ nhất
Chương trình làm việc của PGĐ Phạm Văn Toản
Chương trình làm việc của PGĐ Lê Quốc Thanh
Chương trình làm việc của PGĐ Đào Thế Anh
Người trồng hoa ở TP HCM kỳ vọng bội thu vụ hoa Tết Kỷ Hợi

  :: TIN ĐỌC NHIỀU NHẤT
Đồng chí Trần Quốc Nam - Phó Chủ tịch UBND tỉnh kiểm tra một số mô hình trồng táo trong nhà lưới
9 loại thực phẩm giúp bạn trông trẻ hơn tuổi
Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam tham gia triển lãm thành tựu 10 năm thực hiện nghị quyết TW7
Chương trình làm việc của PGĐ Lê Quốc Thanh
Nghề nào phụ nữ ghét làm nhất?
 

Cơ quan chủ quản: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

 

Trang tin điện tử của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.


Người chịu trách nhiệm chính : Giám đốc Nguyễn Hồng Sơn

 

Giấy phép số: 114/GP-BTTTT ngày 23/03/2007 Bộ Thông tin và Truyền thông.


Trụ sở: Thanh Trì - Hà Nội;  Điện thoại: 84.24.38615487;  Fax: 84.24.38613937.