Ánh sáng giúp ổn định protein phản ứng với căng thẳng như thế nào để thực vật sống sót trong môi trường khắc nghiệt

 Ánh sáng giúp ổn định protein phản ứng với căng thẳng như thế nào để thực vật sống sót trong môi trường khắc nghiệt

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org

Mô-đun điều hòa COP1-ERF1-SCE1 tinh chỉnh phản ứng căng thẳng theo chu kỳ sáng-tối ở cây Arabidopsis. Nguồn: Đại học Quốc gia Đài Loan.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Đài Loan đã phát hiện ra cách ánh sáng giúp ổn định một protein phản ứng căng thẳng quan trọng, cung cấp thông tin chi tiết về việc cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng trong môi trường khắc nghiệt.

Việc hiểu cách cây trồng phản ứng với căng thẳng môi trường là rất quan trọng để cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng. Hiện nay, trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Plant, Cell & Environment, các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Đài Loan đã phát hiện ra cách ánh sáng ổn định một protein phản ứng căng thẳng quan trọng, cung cấp thông tin chi tiết mới về khả năng thích nghi của cây trồng.

Nhóm nghiên cứu đã điều tra ERF1, một yếu tố phiên mã giúp cây trồng chịu được hạn hán và độ mặn cao. Mặc dù ERF1 rất cần thiết cho sự sống còn của cây trồng trong điều kiện căng thẳng, nhưng tính ổn định của nó lại dao động trong các điều kiện ánh sáng khác nhau. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hai loại enzyme - SCE1 và COP1 - cạnh tranh để điều chỉnh tính ổn định của ERF1, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu đựng môi trường khắc nghiệt của cây.

Trong điều kiện ánh sáng, SCE1 tương tác với ERF1 và sửa đổi nó thông qua SUMOylation, ngăn chặn sự phân hủy của nó. Điều này cho phép ERF1 kích hoạt các gen phản ứng với căng thẳng và cải thiện khả năng phục hồi của thực vật. Tuy nhiên, trong bóng tối, COP1 sửa đổi ERF1 theo cách khác, đánh dấu nó để phân hủy và làm suy yếu phản ứng căng thẳng của thực vật.

Hui-Hsien Chang, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi rất vui mừng khi phát hiện ra rằng hai loại enzyme này cạnh tranh để xác định tính ổn định của ERF1. Cuối cùng, sự cạnh tranh này ảnh hưởng đến cách thực vật phản ứng tốt với các thách thức của môi trường".

Bằng cách thay đổi các vị trí sửa đổi của ERF1, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng ERF1 có thể được ổn định ngay cả trong bóng tối. Những phát hiện này cung cấp một phương pháp tiếp cận mới để thiết kế các loại cây trồng chịu được căng thẳng bằng cách tinh chỉnh các con đường phản ứng với ánh sáng.

Giáo sư Mei-Chun Cheng, tác giả liên hệ của nghiên cứu giải thích: "Những phát hiện của chúng tôi cung cấp sự hiểu biết rõ ràng hơn về cách thực vật sử dụng ánh sáng để điều chỉnh phản ứng với căng thẳng. Kiến thức này có thể được áp dụng để phát triển các loại cây trồng phù hợp hơn với khí hậu thay đổi".

Kết quả của nghiên cứu này có thể giúp định hướng các chiến lược trong nông nghiệp nhằm phát triển các loại cây trồng có khả năng chống chịu với biến đổi khí hậu.