Mùa xuân. Khi một cơn gió nhẹ thổi qua, những cánh hoa anh đào hồng rời cành bay trong không trung. Nghe có vẻ giống như bối cảnh của một bộ phim lãng mạn, nhưng thực chất đây là đề tài nghiên cứu của một nhóm tại Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST) và Viện Khoa học Cơ bản (IBS). Nhóm nghiên cứu rất muốn nghiên cứu điều này vì cơ chế của quá trình này vẫn chưa rõ ràng. Làm hỏng sự kỳ diệu, mỗi cánh hoa rơi đều để lại vết cắt hở một chút, có thể dễ bị nhiễm trùng. Điều tương tự cũng xảy ra khi cây rụng lá, quả và hạt. Các nhà nghiên cứu tại Khoa Sinh học Mới tại DGIST và Trung tâm Nghiên cứu Sự lão hóa của Thực vật thuộc IBS, vừa báo cáo trên tạp chí Cell về cách thực vật điều chỉnh quá trình tách rời và tự bảo vệ. Vì sự rụng lá gắn liền với vòng đời của thực vật nên đây là một chủ đề được quan tâm nhiều để cải thiện sản lượng cây trồng và trái cây.
Để lá, hoa và quả rụng, các protein cụ thể, được gọi là enzym xử lý thành tế bào, cần phải hoạt động chính xác để phân hủy thành tế bào giữa các tế bào, tạo điều kiện cho sự tách rời tế bào này sang tế bào khác. Tương tự như vết thương trên cây, vết thương phải nhanh chóng được bịt lại để tránh vi khuẩn và các chất độc hại xâm nhập, nhưng so với vết thương, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng cây trồng sử dụng một cơ chế khác để bịt kín vết thương.
Điểm tách ra (vùng abscission) được phát hiện bao gồm hai loại tế bào lân cận: tế bào chân không (REC) còn lại trên cây và tế bào phân tách (SEC) ở hoa, lá, v.v. "Việc tách phải chính xác và tối thiểu vì quá trình này làm tăng nhanh chóng tính dễ bị tổn thương trước hiểm họa môi trường ", June M. Kwak, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích.
Các nhà nghiên cứu củaDGIST và IBS đã sử dụng mô hình thực vật cổ điển, Arabidopsis thaliana, để khảo sát cách thực vật vượt qua hạn chế vật lý của thành tế bào và thực hiện quá trình triệt tiêu cơ quan. Hai loại tế bào trong vùng abscission hiển thị các hoạt động và kiến trúc tế bào khác nhau. Đặc biệt, các SEC tạo thành từ hai đến ba lớp lignin với cấu trúc dạng tổ ong. Trên khu vực tách rời, lignin hoạt động như một nẹp phân tử có thể giữ các SEC riêng lẻ lại với nhau khi chúng rụng khỏi cây. Ngoài ra, nó có thể giới hạn các enzym xử lý thành tế bào trong một khu vực hạn chế, cho phép áp suất chính xác.
"Do đặc tính nhẹ và cứng của kiến trúc tổ ong, có lẽ không có gì ngạc nhiên khi chúng tôi nhận thấy các tế bào thực vật đã phát triển thành cấu trúc như vậy để thực hiện một quá trình tế bào tiềm ẩn nguy hiểm với độ chính xác cao", Kwak giải thích.
Ngay sau khi SEC bay theo gió, RECs tích tụ một thành tế bào mỏng, dễ bị nhiễm trùng và tác hại từ bên ngoài. Để bảo vệ bề mặt tế bào mới hình thành, RECs tự bảo vệ mình bằng một lớp phủ bảo vệ làm bằng cutin, lớp này có nhiệm vụ bảo vệ bề mặt chống lại các mầm bệnh. Điều này cho thấy rằng các REC không phải biểu bì thay đổi nhận dạng chuyển thành các tế bào biểu bì. Điều này đặc biệt thú vị vì đặc điểm nhận dạng tế bào biểu bì được cho là chỉ giới hạn ở giai đoạn phôi thai.
Sự hình thành lớp cutin này khác với cơ chế làm lành vết thương của thực vật. Loại thứ hai cung cấp một hàng rào bảo vệ làm bằng nút chai chứ không phải lớp cutin. Làm thế nào hai quá trình có liên quan vẫn còn là bí ẩn. Và trong khi tìm kiếm câu trả lời, chúng ta hãy tận hưởng sự nở rộ tuyệt đẹp của những bông hoa và sự thay đổi của các mùa.
