Hiểu biết sâu hơn về quá trình chuyển đổi tế bào thực vật có thể mở đường cho việc kiểm soát sự phát triển của quả
của Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk
Đặc điểm kỹ thuật mới của các tế bào biểu bì ở AZ thúc đẩy sự phát triển của quả. Nguồn: Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01976-0
Một nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra cơ chế và lý do cơ bản đằng sau quá trình chuyển đổi các tế bào còn sót lại thành tế bào biểu bì trong quá trình rụng, khi cây tự nhiên rụng hoa, lá và quả. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp những hiểu biết có giá trị về các chiến lược sinh tồn và cơ chế tăng trưởng của thực vật mà còn được kỳ vọng sẽ đóng góp vào những tiến bộ trong công nghệ sản xuất nông nghiệp và thực phẩm.
Công trình này được công bố trên tạp chí Nature Plants. Nhóm nghiên cứu do Giáo sư June M. Kwak từ Khoa Sinh học Mới tại DGIST dẫn đầu, hợp tác với nhóm của Giáo sư Jong Kyoung Kim tại POSTECH,
Thực vật có khả năng đáng chú ý là loại bỏ chính xác các cơ quan không cần thiết sau khi thay đổi theo mùa hoặc hoàn thành quá trình tăng trưởng. Trong quá trình này, các tế bào còn lại (tế bào còn lại) và các tế bào tách (tế bào tách ra) trong vùng rụng đóng vai trò riêng biệt. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào còn lại không chỉ tồn tại sau khi rụng; thay vào đó, chúng chuyển đổi thành tế bào biểu bì thông qua một quá trình ba bước, hình thành các lớp biểu bì bảo vệ.
Nghiên cứu cho thấy, trong giai đoạn đầu, các gen liên quan đến quang hợp được biểu hiện cao trong các tế bào còn lại. Tuy nhiên, trong giai đoạn chuyển tiếp, sự biểu hiện của các gen này giảm xuống, trong khi các gen kháng stress được biểu hiện tích cực hơn để chuẩn bị cho giai đoạn lớp biểu bì bảo vệ tạm thời không còn. Phản ứng này được hiểu là một chiến lược tự bảo vệ của thực vật chống lại các mối đe dọa bên ngoài.
Mẫu biểu hiện của gen MYB74 và gen liên quan đến sự rụng ở AZ. Nguồn: Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01976-0
Ở giai đoạn cuối, các gen liên quan đến quá trình sinh tổng hợp và hình thành biểu bì được biểu hiện, dẫn đến sự phát triển của một lớp bảo vệ trên bề mặt mới tiếp xúc. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã xác định yếu tố phiên mã MYB74 là chất điều hòa chính của quá trình mà các tế bào còn sót lại chuyển đổi thành tế bào biểu bì, với sự phá vỡ của nó dẫn đến sự ức chế quá trình chuyển đổi này.
Nhìn chung, khi thực vật bị thương, chúng bảo vệ các mô bên trong của mình bằng cách hình thành một lớp bảo vệ cứng bao gồm lignin và suberin. Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu lý do tại sao, trong vùng rụng, thực vật lại áp dụng một chiến lược khác bằng cách chuyển đổi các tế bào còn sót lại thành tế bào biểu bì. Họ phát hiện ra rằng khi một lớp lignin hình thành, các tế bào trở nên cứng và không thể mở rộng hoặc phát triển nữa, trong khi các tế bào biểu bì cho phép các mô bên trong tiếp tục phát triển.
Đặc biệt, để quả phát triển bình thường, phần chứa (cấu trúc nền tảng của quả), nơi chứa các tế bào còn sót lại, cũng phải tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, nếu các tế bào còn sót lại không chuyển đổi thành tế bào biểu bì, sự phát triển của phần chứa sẽ dừng lại, cuối cùng ngăn cản sự phát triển bình thường của quả. Nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng, thông qua quá trình này, thực vật áp dụng chiến lược chuyển đổi các tế bào còn sót lại thành tế bào biểu bì để tối ưu hóa sự phát triển của quả.
Giáo sư Kwak tuyên bố, "Nghiên cứu này là một thành tựu quan trọng trong việc khám phá ra cơ chế mà thực vật điều chỉnh số phận tế bào để thúc đẩy sự phát triển của quả. Việc phát triển các công nghệ để kiểm soát sự phát triển của quả dựa trên những phát hiện này có thể nâng cao năng suất cây trồng và góp phần vào an ninh lương thực".
