Không phải chỉ có thay đổi tiết trời mới khiến lá rụng

Một chiếc lá rơi thường khiến đôi mắt của nhà thơ phải rung động, nhưng các nhà khoa học cũng luôn băn khoăn về nguyên nhân khiến cho lá rụng. Hiện tượng rụng là một quá trình sinh lý mà thực vật sử dụng để tách biệt các cơ quan ví dụ như lá, cánh hoa, hoa và quả; từ đó cho phép cây cối loại bỏ các cơ quan bị nhiễm bệnh hay không có chức năng.

Các nhà nghiên cứu thuộc đại học Missouri mới đây đã phát hiện ra cơ sở di truyền kiểm soát hiện tượng rụng lá ở loài cây Arabidopsis thaliana. Khả năng kiểm soát hiện tượng rụng lá ở thực vật thu hút được sự quan tâm đặc biệt của ngành công nghiệp hoa và cây ăn quả thương mại. Đây là những ngành phải dựa nhiều vào các nhân tố ức chế hoặc thúc đẩy quá trình rụng lá để điều hòa chất lượng quả cũng như kiểm soát hiện tượng quả rụng trước khi thu hoạch.

John Walker thuộc Trung tâm khoa học sự sống Christopher S. Bond cho biết: “Hiểu được cơ chế sinh lý mà thực vật áp dụng để kiểm soát quá trình rụng rất quan trọng để nắm được chu trình phát triển của cây cũng như các cơ chế phòng vệ của nó. Làm sáng đỏ được chu trình rụng lá của cây Arabidopsis thaliana sẽ cung cấp cơ sở để hiểu được chu trình sinh lý cơ bản ở các loài cây khác”. 

Protein phát quang ở vùng rụng lá của cây Arabidopsis thaliana. (Ảnh: John Walker)

Có rất nhiều lý do khiến thực vật tách bỏ một cơ quan. Ví dụ như có thể lá già rụng xuống là để phục vụ cho chu trình tái chế chất dinh dưỡng, quả chín rụng xuống để thúc đẩy quá trình phát tán hạt giống, việc các bộ phận nhiễm bệnh của hoa bị loại bỏ là để nhằm ngăn chặn bệnh tật lan tràn. Tuy nhiên đối với cây Arabidopsis thaliana thì lại khác. Nó là giống cây có hoa nhỏ, loài bản địa ở Châu Âu, Châu Á và tây bắc Châu Phi. Người ta vẫn chưa hiểu rõ được tại sao nó lại tách bỏ các bộ phận của hoa sau khi chín. Bông hoa của nó khá nhỏ và hiện tượng rụng hoa dường như cũng không có chức năng như bình thường. Tuy nhiên gen mã hóa quá trình này lại tồn tại từ rất lâu.

Các nghiên cứu trước đó đã phân tích hiện tượng rụng ở thực vật đồng thời chỉ ra một số gen cũng như sản phẩm gen khác nhau. Walker cùng các cộng sự là những người đầu tiên tìm ra con đường gen tham gia vào chu trình rụng ở cây Arabidopsis bằng cách sử dụng kỹ thuật tái dựng và kỹ thuật di truyền phân tử.

Walker cũng là giáo sư sinh học thuộc Trường Khoa học và Nghệ thuật (Đại học Missouri). Ông cho biết: “Quá trình rụng là một hiện tượng mà chúng ta vẫn chưa hiểu biết đầy đủ về nó. Một vài gen khác nhau có tham gia vào quá trình. Thay vì nghiên cứu các gen hay các protein khác nhau, chúng tôi nghiên tổng thể mạng lưới cùng một lúc để quan sát các gen khác nhau phối hợp như thế nào để tạo nên hiện tượng sinh lý này”.

Nghiên cứu có tựa đề "Regulation of Floral Organ Abscission in Arabidopsis thaliana" sẽ được đăng tải trên tờ Proceedings of the National Academy of Sciences. Quỹ khoa học quốc gia đã tài trợ cho nghiên cứu.