Nghiên cứu làm sáng tỏ về "công tắc mùa xuân" của thực vật

Các nhà nghiên cứu đã xác định một "công tắc" di truyền gây nên các tiến trình trình ra hoa ở thực vật khi phát hiện ra gene PIF4, kích hoạt sự ra hoa khi nó đáp ứng với nhiệt độ. Nhóm nghiên cứu nói thêm rằng phát hiện này có thể được sử dụng trong tương lai để cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng trong điều kiện khí hậu thay đổi. Thông tin chi tiết của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Nature.

>>> Gen điều khiển sự phát triển của cây trồng

"Hàng trăm năm qua, chúng ta đã biết khi thời tiết ấm áp, cây cối sẽ trổ hoa. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào mà cây cối có thể kiểm soát quá trình này với độ chính xác và nhạy cảm như vậy". TS. Philip Wigge, Trung tâm John Innes, Norwich, Anh, nói rằng có hai cơ chế cho phép cây cối đáp ứng với sự xuất hiện của mùa xuân: sự thay đổi thời gian chiếu sáng và nhiệt độ, gene PIF4 được chú ý bởi vì nó chỉ hoạt động khi ở nhiệt độ nóng. Ngược lại, khi cây ở trong điều kiện mát mẻ, gene này không hoạt động. Khi nhiệt độ tăng, nó kích hoạt các gene mục tiêu khác và phát động mạnh mẽ quá trình ra hoa.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng cây Arabidopsis thaliana, một cây mang hoa nhỏ có nguồn gốc từ châu Âu, châu Á và Bắc châu Phi. Đây là loài thực vật đầu tiên có bộ gene được giải trình tự, là "công cụ tuyệt vời" cho các nhà sinh học phân tử.

Tiến sĩ Wigge giải thích rằng ở thực vật có sự kết hợp hai cơ chế kích hoạt sự ra hoa nhưng với mức độ khác nhau, điều này ảnh hưởng đến các đặc tính ra hoa của thực vật. "Một số cây ra hoa vào thời điểm cố định mỗi mùa xuân, trong khi các cây khác sẽ ra hoa sớm hơn nếu thời tiết nóng lên. Đó là những cây có gene PIF4 hoạt động. Do nhiệt độ cơ bản có ảnh hưởng rất lớn và phức tạp đến quá trình ra hoa, từ đó ảnh hưởng trực tiếp về sản lượng. Chúng tôi nghĩ rằng quá trình ra hoa trong cây Arabidopsis cũng có thể diễn ra tương tự ở lúa mì và lúa mạch". Nếu nhiệt độ trung bình trên toàn thế giới tăng 1.8 độ F (tương đương 1 độ C), sản lượng cây trồng sẽ giảm khoảng 10%. Hiện nay cây đã được trồng ở gần ngưỡng trên của nhiệt độ tối ưu. Xác định cơ chế hoạt động của gene này cung cấp cho chúng ta một công cụ rất hữu hiệu để biến đổi di truyền cây trồng làm cho chúng vững vàng hơn với biến đổi khí hậu, ông nói.

Phát hiện này có thể giúp nghiên cứu sửa đổi các phản ứng của cây trồng, cho phép các nhà khoa học đề ra các chiến lược để đảm bảo sản lượng cây lương thực thông qua các chương trình nhân giống nhằm đối phó với các ảnh hưởng bất lợi của biến đổi khí hậu.

Từ khóa liên quan:

công tắc di truyền

gene PIF4

cây Arabidopsis thaliana

biến đổi di truyền cây trồng

khả năng phục hồi của cây trồng

phản ứng của cây trồng

Philip Wigge