Mạng lưới rễ cây ẩn dưới lòng đất mọc xuyên qua đất để tìm kiếm chất dinh dưỡng và nước, tương tự như sâu tìm thức ăn. Tuy nhiên, các cơ chế di truyền và phân tử chi phối hoạt động của rễ vẫn chưa được xác định. Hiện nay, các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Salk đã phát hiện ra một gen tác động đến việc rễ cây mọc sâu hay nông trong đất.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell, cũng sẽ cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra loại cây chống biến đổi khí hậu như một phần Sáng kiến ​​Khai thác thực vật của Viện nghiên cứu Salk. Sáng kiến ​​này nhằm tạo ra các cây trồng có rễ khỏe và sâu hơn với khả năng tích trữ khối lượng lớn cacbon dưới lòng đất về lâu dài để giảm CO2 trong khí quyển.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình cây cải xoong (Arabidopsis thaliana) để xác định gen và các biến thể của chúng đóng vai trò điều chỉnh hoạt động của auxin, một loại hoocmon quan trọng kiểm soát cấu trúc của hệ rễ. Dù auxin được biết là gây ảnh hưởng đến hầu hết mọi khía cạnh sinh trưởng của thực vật, nhưng chưa xác định được các yếu tố quyết định cách nó ảnh hưởng đến cấu trúc của hệ rễ.

"Để quan sát rõ hơn sự phát triển của rễ cây, tôi đã phát triển và tối ưu hóa một phương pháp mới để nghiên cứu hệ rễ cây trong đất", Takehiko Ogura, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ và là đồng tác giả nghiên cứu nói. "Rễ cây A. thaliana rất nhỏ nên không dễ nhìn thấy chúng, nhưng khi cắt đôi cây ra, chúng tôi có thể quan sát và đo lường hiệu quả hơn sự phân bố của rễ trong đất”.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra gen EXOCYST70A3, trực tiếp điều chỉnh cấu ​​trúc của hệ rễ thông qua kiểm soát con đường của auxin mà không làm gián đoạn các con đường khác. EXOCYST70A3 thực hiện vai trò này bằng cách tác động đến việc phân phối PIN4, một loại protein gây ảnh hưởng đến hoạt động vận chuyển auxin. Khi các nhà nghiên cứu biến đổi gen EXOCYST70A3, hướng mọc của hệ rễ đã thay đổi và nhiều rễ bám sâu hơn vào đất.

Ngoài cho phép tạo ra loại cây có hệ rễ phát triển sâu hơn để cuối cùng có thể lưu giữ nhiều cacbon, thì phát hiện này có thể giúp các nhà khoa học hiểu cách thực vật ứng phó với sự thay đổi thời tiết theo mùa và cách giúp thực vật thích nghi với biến đổi khí hậu.

Wolfgang Busch, đồng tác giả nghiên cứu nói: "Chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng phát hiện mới về con đường auxin như là cách để phát hiện thêm những thành phần liên quan đến các gen này và ảnh hưởng của chúng đến hệ rễ. Điều đó sẽ giúp chúng tôi tạo ra các loại cây trồng tốt hơn, dễ thích nghi như đậu tương và ngô để nông dân có thể trồng nhằm sản xuất nhiều lương thực đáp ứng nhu cầu dân số đang gia tăng".

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-07-gene-climate.html, 7/2019