Các nhà nghiên cứu nhận thấy sản xuất lúa phụ thuộc vào gen TAB1

 Các nhà nghiên cứu nhận thấy sản xuất lúa phụ thuộc vào gen TAB1 

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org

Lúa từ lâu đã trở thành lương thực chính của hơn một nửa dân số toàn cầu. Liên hợp quốc (LHQ) thậm chí đã tuyên bố năm 2004 là Năm quốc tế về lúa gạo để nâng cao nhận thức và khuyến khích hành động bảo vệ và phát triển mùa màng cho dân số đang tăng nhanh. Gần đây hơn, LHQ và Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế đã đồng triệu tập Diễn đàn Lúa bền vững nhằm kết nối các bên liên quan trong mọi lĩnh vực với mục tiêu sản xuất nhiều lúa gạo một cách bền vững và hợp lý.

 

Lúa đã tồn tại lâu đời, với bằng chứng khảo cổ học, lúa có niên đại khoảng 10.000 năm. Lúa canh tác hiện nay đã được chọn tạo qua nhiều năm để cải thiện năng suất và tái sản xuất, dựa trên kinh nghiệm của nông dân và sự hiểu biết khoa học của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên đi sâu ứng dụng di truyền trong canh tác và tái sản xuất lúa vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Hiện tại, một nhóm nghiên cứu có trụ sở tại Nhật Bản đang tìm hiểu thêm, bao gồm cả việc đánh giá tính quan trọng của một gen nào đó đối với cây sự phát triển của cây và hạt lúa, vừa là hạt giống vừa là lương thực.

 

Họ đã công bố những phát hiện của mình vào ngày 17 tháng 12 năm 2021 trên tạp chí Development.

 

Đồng tác giả đầu tiên Wakana Tanaka, trợ giảng Chương trình Khoa học Thực phẩm và Nông nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tổng hợp thuộc Đại học Hiroshima, cho biết: “Thực vật có khả năng độc đáo để tạo ra các cơ quan riêng biệt, chẳng hạn như lá và các bộ phận của hoa liên tục trong suốt vòng đời của chúng. Khả năng này phụ thuộc vào hoạt động của các tế bào gốc đa năng, chúng tự đổi mới để duy trì số lượng không đổi phối hợp với quá trình biệt hóa các cơ quan trong thực vật. Sự hiểu biết của chúng tôi về cơ chế duy trì tế bào gốc cơ bản đang tiến triển ở cây cải xoong, một loại cây hình mẫu khác, nhưng kiến thức của chúng tôi còn ít về các cơ chế này trong cây lúa".

 

Hoa gạo bao gồm các cơ quan hoa, gồm nhụy hoa, nơi chứa bầu nhụy. Nép mình trong bầu ở gốc hoa, khuất tầm nhìn là các noãn hoa, khi thụ phấn sẽ phát triển thành hạt gạo.

 

Tanaka nói: “Vì tất cả các cơ quan hoa đều có nguồn gốc từ tế bào gốc, tế bào này có trong chồi hoa non, nên tế bào gốc phải được duy trì với số lượng không đổi cho đến khi cơ quan hoa cuối cùng - noãn - được hình thành”. Ở cải xoong, một gen được gọi là WUS cần thiết cho việc duy trì tế bào gốc trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển hoa, khi nhụy hoa và nhị hoa hình thành. Các nhà nghiên cứu trước đây đã phân lập được một cây lúa không có gen tương đồng, được gọi là TAB1, từ một quần thể cây lúa bị đột biến. Trong nghiên cứu này, họ đã kiểm tra thêm thể đột biến không có TAB1 (đột biến tab1) và nhận thấy nó thiếu noãn.

 

Khi phân tích sâu hơn, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ở thể đột biến tab1, các tế bào gốc có trong quá trình hình thành các cơ quan hoa ban đầu nhưng đã biến mất vào thời điểm hình thành noãn.

 

Tanaka cho biết: “Kết quả này chỉ ra rằng gen TAB1 là cần thiết để duy trì sự mạnh mẽ của tế bào gốc cho đến giai đoạn phát triển cuối cùng của hoa. "Nói chung, gen TAB1 đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì tế bào gốc trong quá trình hình thành noãn, cuối cùng dẫn đến sự hình thành hạt. Sự cần thiết trực tiếp này của hoạt động tế bào gốc trong quá trình hình thành noãn không thấy được ở cải xoong, vì vậy nó dường như là chỉ xảy ra trên cây lúa”.

 

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục điều tra các gen liên quan đến sự hình thành các cơ quan khác của hoa.

 

Tanaka nói: “Chúng tôi muốn làm sáng tỏ toàn bộ cơ chế duy trì tế bào gốc trong quá trình phát triển hoa bằng cách nghiên cứu gen. Trong tương lai, chúng tôi hy vọng sẽ đóng góp vào việc ngành sản xuất lúa gạo thông qua việc sử dụng các cơ chế mà chúng tôi phát hiện ra”.