Các nhà nghiên cứu thiết lập mối liên kết phân tử trong lúa và khả năng chịu mặn

Các nhà nghiên cứu thiết lập mối liên kết phân tử trong lúa và khả năng chịu mặn 

Nguyễn Bình Duy theo Phys.org

Dư thừa ion natri (Na⁺), cation hòa tan phổ biến nhất trong đất bị nhiễm mặn, có thể gây hại cho cây trồng do stress thẩm thấu và stress oxy hóa tuần tự, đặc biệt đối với cây trồng chịu mặn kém bao gồm cả lúa.

Đồng hồ sinh học, hệ thống lưu giữ thời gian nội sinh ở thực vật bậc cao, đã được chứng minh hoạt động như một bộ phận tích hợp quan trọng của nhiều tín hiệu stress phi sinh học, bao gồm cả stress do muối ở Arabidopsis. Tuy nhiên, liệu các thành phần cốt lõi cây lúa tham gia vào khả năng chịu mặn và các cơ chế cơ bản cũng chưa rõ ràng.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí EMBO vào ngày 21 tháng 12, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wang Lei từ Viện Thực vật học thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ lớn trong việc xác định mối liên hệ phân tử giữa các thành phần lõi và khả năng chống chịu stress ở cây lúa.

Bằng cách sử dụng phương pháp CRISPR/Cas9, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cách có hệ thống các đột biến mất chức năng của OsPRRs, trong đó OsPRR73 là thành viên duy nhất cần thiết cho khả năng chịu mặn của lúa. Hơn nữa, nó đã được xác nhận rằng OsPRR73 hoạt động như một thành phần trong lúa.

Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng kích thước hạt và năng suất của các sản phẩm đột biến khi không có sự hiện diện của osprr73, đã giảm đáng kể khi có stress với muối. Và các cây đột biến osprr73 quá mẫn cảm với xử lý Na+, điều này cho thấy cần có OsPRR73 để thích nghi với mặn.

Hơn nữa, họ xác định OsHKT2; 1, mã hóa chất vận chuyển dòng Na⁺ khu trú ở màng sinh chất, là mục tiêu phiên mã trực tiếp của OsPRR73 trong việc trung gian dung nạp muối.

Do đó, khi xử lý muối, OsPRR73 tăng lên có thể ngăn chặn hiệu quả sự biểu hiện của OsHKT2;1 để giảm sự tích tụ Na+.

Các xét nghiệm phổ kết tủa miễn dịch xa hơn giúp xác định HDAC10 là chất tương tác hạt nhân của OsPRR73 để kìm hãm sự phiên mã OsHKT2;1. Hơn nữa, người ta thấy rằng OsHKT2,1 là thành phần chính để điều hòa quá trình mẫn cảm với muối của thực vật có osprr73.

Giáo sư Wang cho biết: "Mô-đun phiên mã OsPRR73-OsHKT2;1 cung cấp khả năng chịu mặn ở lúa thông qua điều chỉnh cân bằng nội môi Na⁺, đại diện cho một liên kết phân tử mới giữa đồng hồ sinh học và khả năng chịu mặn".

Những phát hiện này mở đường cho việc giải mã sâu hơn các mạng lưới điều tiết của phản ứng stress phi sinh học ở lúa. Các nguồn gen liên quan trong nghiên cứu này có thể hữu ích cho việc lai tạo các giống lúa chịu mặn trong tương lai.