Các nhà nghiên cứu ở đại học Ottawa vừa khámphá thực vật có thể kiểm soát di truyền của các vi sinh vật cộng sinh với rễcủa chúng – qua đó giúp hiểu rõ hơn về sự phát triển của thực vật.
Ngoài tác động đáng kể đến hệ sinh thái trên cạn, pháthiện mới giúp cải thiện những ứng dụng trong nông nghiệp trở nên thân thiện vớimôi trường hơn.
Chúng tôi đã nói chuyện với Nicolas Corradi, phó giáo sưkhoa Sinh học và trưởng nhóm nghiên cứu về bộ gen vi sinh vật ở đại học Ottawavà tác giả của nghiên cứu Vasilis Kokkoris, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở phòngthí nghiệm Corradi – để tìm hiểu thêm về nghiên cứu gần đây được đăng trên tạpchí CurrentBiology.
Các bạn có thể kể cho chúng tôi về những phát hiện mới của bạnkhông?
Nicolas Corradi: “Chúng tôivừa khám phá một quy tắc di truyền hấp dẫn giữa thực vật và các loài vi sinhvật cộng sinh thực vật, được biết đến như nấm Arbuscular Mycorhizal (AMF).
AFM là nhóm cộng sinh thực vật bắt buộc để phát triểncùng với sự phát triển của rễ cây, giúp cây trồng phát triển tốt hơn và chốngchịu tốt hơn với các yếu tố môi trường.
Sự di truyền của AFM đến giờ vẫn còn là điều bí ẩn, trongkhi các tế bào bình thường chỉ chứa một nhân thì các tế bào của AFM chứa hàngngàn nhân. Những nhân này truyền thông tin đến những nhân khác và các cây trồngcó thể kiểm soát sự phong phú của chúng như thế nào vẫn còn là điều bí ẩn.
Nghiên cứu của chúng tôi đem lại những hiểu biết sâu sắcvề trạng thái di truyền duy nhất này:
- Chúng tôi chứng minh sự cộng sinh của cây chủ có ảnh hưởng đến sự phong phú của hàng ngàn nhân trong nấm cộng sinh.
- Chúng tôi tìm được bằng chứng chứng minh các nhân có nguồn gốc di truyền khác nhau cùng hoạt động thay vì cạnh tranh với nhau vì vậy có thể tối ưu hóa lợi ích của cây chủ và nấm cộng sinh”.
Các bạn đã đi đến kết luận như thế nào?
Vasilis Kokkoris: “Chúng tôiđã thực hiện một cách tiếp cận mới với kính hiển vi đồng tiêu và mô hình toánhọc. Mỗi bào tử AFM đơn chứa hàng nhân.
Bằng cách phân tích các bào tử đơn, chúng tôi có thể địnhlượng di truyền của hàng ngàn nhân và xác nhận sự phong phú giữa các chủng nấmkhác nhau và các loài thực vật khác nhau.
Sau cùng, chúng tôi sử dụng mô hình toán học để chứngminh sự phong phú về kiểu gen của các nhân quan sát được.
Để hiểu rõ hơn cái gì đang điều hòa nhân AFM chúng tôi đãcấy các chủng AFM khác nhau lên các cây khác nhau và nhận thấy các cây này cóthể điều hòa sự phong phú các nhân của nấm cộng sinh”.
Những ảnh hưởng của nghiên cứu này là gì?
Nicolas Corradi: “Trongnhiều năm, AFM được xem như sự di truyền đặc biệt và khác xa với các loài visinh vật mô hình khác. Các thay đổi thường được quan sát trong các thí nghiệmcộng sinh giữa thực vật và AFM. Ví dụ, sự phát triển của cùng một chủng nấm vớinhững cây khác nhau có thể dẫn đến năng suất cây trồng khác nhau đáng kể. Trongmột thời gian dài, sự mâu thuẫn trong sự sinh trưởng ở thực vật là do sự ditruyền bí ẩn của AFM.
Nghiên cứu của chúng tôi đưa ra câu trả lời khi chúng tôichứng minh sự di truyền của các chủng nấm này và ảnh hưởng của chúng đến sựsinh trưởng của cây cộng sinh, sự di truyền này có thể được điều khiển bởi câycộng sinh, vì thế giải thích cho sự biến thiên được quan sát ở sinh trưởng thựcvật.
Từ quan điểm về môi trường, những kiến thức mới này giúphiểu rõ hơn rằng thực vật có thể ảnh hưởng về mặt di truyền đối với nấm cộngsinh, do đó ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái trên cạn.
Từ quan điểm kinh tế, nghiên cứu này giúp cải thiện cácứng dụng nông nghiệp bền vững”.