Các nhà khoa học đã phát hiện một con đường tín hiệu phân tử mới. Khi lá cây tiếp xúc với không khí khô, tín hiệu này được gửi đi, khiến rễ tiếp tục phát triển về phía có nước.
Trong điều kiện đất khô, cây cố gắng giữ nước bằng cách sản xuất hormone axit abscisic (ABA) báo hiệu áp lực từ hạn hán.
Nhiều thập kỷ nay, các nhà khoa học thực vật cho rằng ABA được tạo ra trong rễ và chuyển lên lá. Nó giúp đóng các lỗ lá (khí khổng) cực nhỏ để tránh mất nước từ lá. Gần đây, họ phát hiện các tín hiệu khác từ rễ tới thân cũng khiến lá tự tạo ra ABA để giữ nước.
Ngược lại, nghiên cứu mới cho thấy khi tiếp xúc với không khí khô (độ ẩm thấp), lá cây dùng ABA gửi tín hiệu về phía rễ để tiếp tục phát triển. Đây là một phát hiện bất ngờ vì ABA thường được cho là một chất ức chế phát triển chứ không kích thích tăng trưởng.
Con đường tín hiệu từ thân tới rễ này có thể đóng vai trò cảnh báo sớm, giúp cây tìm nước ở sâu hơn dưới lòng đất, chuẩn bị cho việc thiếu nước trong tương lai và có cơ hội sống sót lớn hơn.
Để thu được bằng chứng cho phát hiện này, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sainsbury, Đại học Cambridge (SLCU), Anh, đã thiết kế một cảm biến sinh học thế hệ mới là ABACUS2, theo dõi hoạt động của hormone thực vật ở độ phân giải cao chưa từng thấy.
ABACUS2 đã đo nồng độ ABA ở phạm vi tế bào trong cây cải xoong tai chuột (Arabidopsis thaliana), một loài cây thường dùng trong nghiên cứu thực vật. Nhóm nghiên cứu nhận thấy khi lá gặp áp lực từ độ ẩm thấp, chất ABA tập trung ở đầu rễ. Như vậy, lá đã gửi tín hiệu cho rễ tiếp tục phát triển, giúp cây tìm nước ở tầng đất sâu hơn.
Có lẽ, điều đáng ngạc nhiên hơn là từ trước tới giờ ABA vẫn được coi là chất ức chế phát triển. Nồng độ ABA là yếu tố quan trọng, vì lượng ABA vừa đủ sẽ giúp rễ phát triển, nhưng quá nhiều sẽ khiến rễ ngừng lớn.
Độ nhạy cảm với nồng độ ABA như vậy cho phép cây không phản ứng quá mức. Độ ẩm thấp ở lá điều chỉnh lượng ABA tích lũy trong rễ, và ngược lại, đất khô quanh rễ điều chỉnh lượng ABA ở lá. Như vậy, rễ và thân có thể điều chỉnh phản ứng của nhau một cách hệ thống trước các áp lực về nước và độ ẩm chỉ có thể nhận biết cục bộ.
Đây là thông tin căn bản hữu ích để hiểu các thay đổi sinh lý diễn ra ở cây trồng trong điều kiện tưới tiêu khi không khí khô nhưng rễ lại sống trong đất ướt, một tình trạng thường diễn ra trong biến đổi khí hậu. Các nhà khoa học cho rằng trong lương lai cần tìm hiểu thêm tín hiệu nào đang diễn ra giữa lá và rễ ở điều kiện hạn hán và độ ẩm thấp.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Plants.
Nguồn: