Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra cách thực vật điều chỉnh protein DELLA.

Các nhà nghiên cứu từ Khoa Sinh hóa tại Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) đã phát hiện ra một cơ chế được tìm kiếm từ lâu.Chức năng này điều chỉnh sự phát triển của các loài thực vật trên cạn nguyên thủy như rêu (một nhóm bao gồm rêu và rêu gan), và chức năng này được giữ lại ở các loài thực vật có hoa sau này.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Chemical Biology, tập trung vào cơ chế điều hòa không theo quy chuẩn của protein DELLA, một chất điều hòa sinh trưởng chủ yếu có chức năng ức chế sự phân chia tế bào ở thực vật phôi (thực vật trên cạn).
Điều thú vị là, rêu, những loài thực vật đầu tiên xuất hiện trên cạn khoảng 500 triệu năm trước, lại thiếu thụ thể GID1, mặc dù chúng sản sinh ra hormone thực vật GA. Điều này đặt ra câu hỏi về cách thức điều chỉnh sự sinh trưởng và phát triển của những loài thực vật trên cạn sơ khai này.
Sử dụng cây rêu gan Marchantia polymorpha làm hệ thống mô hình, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những loài thực vật nguyên thủy này sử dụng một loại enzyme chuyên biệt, MpVIH, tạo ra chất truyền tin tế bào inositol pyrophosphate (InsP₈), để phân giải DELLA mà không cần sự tham gia của các yếu tố khác.axit gibberellic.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống CRISPR-Cas9 để loại bỏ gen mã hóa enzyme VIH, qua đó xác nhận vai trò của nó. Các cây thiếu VIH chức năng biểu hiện các khuyết tật phát triển nghiêm trọng và các bất thường về hình thái, chẳng hạn như lá nhỏ gọn, tăng trưởng theo chiều ngang bị suy giảm và thiếu đài hoa. Những khuyết tật này đã được loại bỏ bằng cách sửa đổi bộ gen của cây để chỉ tạo ra một đầu (đầu N) của enzyme VIH. Sử dụng các kỹ thuật sắc ký tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng đầu N chứa một miền kinase xúc tác quá trình sản xuất InsP₈.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng DELLA là một trong những mục tiêu tế bào của kinase VIH. Hơn nữa, họ quan sát thấy rằng kiểu hình của cây thiếu MpVIH tương tự như kiểu hình của cây M. polymorpha có biểu hiện DELLA tăng cao.
“Tại thời điểm này, chúng tôi rất hào hứng muốn tìm hiểu xem liệu tính ổn định hay hoạt động của DELLA có được tăng cường ở những cây thiếu MpVIH hay không,” Priyanshi Rana, tác giả chính và là nghiên cứu sinh trong nhóm nghiên cứu của Lahey, cho biết. Phù hợp với giả thuyết của họ, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc ức chế DELLA có thể phục hồi đáng kể các kiểu hình sinh trưởng và phát triển bất thường của cây đột biến MpVIH. Những kết quả này cho thấy kinase VIH điều hòa DELLA một cách tiêu cực, thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây.
Nghiên cứu về protein DELLA bắt nguồn từ cuộc Cách mạng Xanh, khi các nhà khoa học vô tình khai thác tiềm năng của chúng để tạo ra các giống cây trồng bán lùn năng suất cao. Mặc dù chi tiết công việc của họ chưa rõ ràng vào thời điểm đó, công nghệ hiện đại cho phép các nhà khoa học điều chỉnh chức năng của các protein này thông qua kỹ thuật di truyền, từ đó tăng năng suất cây trồng một cách hiệu quả.