Các nhà nghiên cứu xác định gen chính kiểm soát sự phân bố cadmium giữa lá và hạt lúa

 Các nhà nghiên cứu xác định gen chính kiểm soát sự phân bố cadmium giữa lá và hạt lúa 

Sơ đồ thể hiện vai trò của OsHIPP9 trong việc giữ Cd và Cu trong cây lúa. Nguồn: IBCAS.

 

Cadmium (Cd), một kim loại nặng độc hại gây ô nhiễm đất canh tác, gây nguy hiểm cho con người thông qua sự tích tụ của nó trong cây trồng, đặc biệt là cây lúa. Do đó, các chiến lược hạn chế tích lũy Cd trong hạt gạo là rất cần thiết. Ở cây lúa, Cd được rễ hút lên từ đất và sau đó được vận chuyển đến các mô trên mặt đất. Các node, là các bó mạch nối với rễ, lá và chùy, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hướng Cd trong cây lúa.

 

Nhóm nghiên cứu do giáo sư Qu Leqing từ Viện Thực vật học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (IBCAS) dẫn đầu, đã xác định được Cd metallicochaperone OsHIPP9 (protein isoprenylated liên kết với kim loại nặng 9) thông qua hệ thống sàng lọc nấm men chống chịu Cd và mô tả chức năng của nó trong cây lúa bằng cách sử dụng các chiến lược di truyền, tế bào và sinh hóa. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Plant, Cell & Environment.

 

OsHIPP9 cho thấy khả năng liên kết với Cd và đồng (Cu), chủ yếu phụ thuộc vào thiol trong cystein, để tạo thành phức hợp protein-kim loại ổn định. OsHIPP9 chủ yếu được biểu hiện ở vùng xylem của các bó mạch mở rộng tại các node và lớp vỏ ngoài của rễ ở cây lúa. Loại bỏ OsHIPP9 làm tăng nồng độ Cd của các node trên và chùy, nhưng làm giảm Cd trong các lá mở rộng, điều này có thể là do sự thay đổi trong phân bố Cd trong các node.

 

Ngoài ra, việc loại bỏ OsHIPP9 làm giảm nồng độ Cu trong các mô trên mặt đất của cây lúa, trong khi sự biểu hiện quá mức của OsHIPP9 làm tăng nồng độ Cu trong cây lúa.

 

Những phát hiện này cho thấy vai trò metallicochaperone kép của OsHIPP9, thải Cd trong vùng xylem của EVB để giữ Cd trong các đốt và thải Cu trong rễ lúa để hỗ trợ hấp thu Cu, cung cấp thông tin hữu ích để điều chỉnh nồng độ Cd và Cu trong hạt gạo.

 

Tiến sỹ Xiong Shuo, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “OsHIPP9 có thể làm trung gian cho nhiều Cd di chuyển vào lá hơn là vào hạt, điều này rất quan trọng để giảm mức độ Cd trong hạt”.