Các tế bào tiếp xúc với ánh sáng cho thấy mô hình huỳnh quang khác biệt, phù hợp với sự tích tụ một lượng lớn axit p-coumaric, một hợp chất giúp tăng cường thành tế bào. Nguồn: Đại học Metropolitan Osaka

Ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của thực vật, nhưng các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu chính xác cơ chế hoạt động của nó. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Thủ đô Osaka vừa xác định được một cơ chế chưa từng được biết đến trước đây, giúp giải thích cách ánh sáng ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật.

Nhóm nghiên cứu, do Giáo sư Kouichi Soga thuộc Trường Cao học Khoa học dẫn đầu, đã tập trung vào thân cây đậu Hà Lan non. Sử dụng một kỹ thuật chuyên biệt, họ đã đo lường độ bám dính của lớp biểu bì (lớp ngoài cùng) với các mô bên trong. Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc với ánh sáng.

Các cây trồng trong điều kiện có ánh sáng có độ bám dính giữa các lớp này mạnh hơn nhiều so với các cây trồng trong bóng tối.

"So với cây trồng trong bóng tối, mô biểu bì và mô bên trong của cây trồng dưới ánh sáng liên kết chặt chẽ hơn", Giáo sư Soga cho biết. "Hiện tượng này chưa từng được ghi nhận trước đây, khiến nó trở thành một phát hiện đặc biệt thú vị."

Hợp chất chính là axit p-coumaric đã được xác định

Để hiểu rõ nguyên nhân gây ra mối liên hệ mạnh mẽ hơn này, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra các tế bào thực vật bằng kính hiển vi huỳnh quang. Họ quan sát thấy rằng thân cây tiếp xúc với ánh sáng phát ra tín hiệu liên quan đến nồng độ cao hơn của một hợp chất gọi là axit p-coumaric.

Axit phenolic này được biết đến là có tác dụng giúp củng cố thành tế bào thực vật. Sự hiện diện của nó cho thấy rằng việc tiếp xúc với ánh sáng làm tăng sản xuất hợp chất này, từ đó củng cố các liên kết cấu trúc bên trong cây.

"Điều này cung cấp bằng chứng mạnh mẽ cho thấy sự tích tụ axit p-coumaric là yếu tố then chốt trong việc tăng cường độ bám dính giữa lớp biểu bì và các mô bên trong", Yuma Shimizu, nghiên cứu sinh và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích.

Cấu trúc cứng chắc hơn có thể hạn chế sự phát triển của cây

Các phát hiện cho thấy một sự đánh đổi thú vị. Trong khi độ bám dính mạnh hơn giúp cây ổn định cấu trúc hơn, nó cũng làm giảm khả năng sinh trưởng của cây.

Khi các mô bên ngoài và bên trong liên kết chặt chẽ, các mô bên trong không thể giãn nở dễ dàng. Điều này hạn chế sự phát triển tổng thể của thân cây, có nghĩa là ánh sáng không chỉ hỗ trợ sự phát triển của cây mà còn có thể làm chậm quá trình này trong một số điều kiện nhất định.

Ý nghĩa đối với nông nghiệp và khả năng phục hồi của cây trồng

Các nhà nghiên cứu tin rằng cơ chế này có thể là một phần của mô hình rộng hơn trong sinh học thực vật. Bằng cách tiếp tục nghiên cứu sự thay đổi của độ bám dính khi thực vật phản ứng với các điều kiện khác nhau, họ hy vọng sẽ xác định xem đây có phải là cách thức phổ biến mà thực vật điều chỉnh sự sinh trưởng hay không.

"Bằng cách đo độ bám dính giữa mô biểu bì và mô bên trong khi sự phát triển của thân cây thay đổi do tác động của các yếu tố khác nhau, chúng tôi hy vọng sẽ xác định được liệu cơ chế điều hòa tăng trưởng thông qua sự thay đổi độ bám dính có phải là một cơ chế phổ quát hay không", Giáo sư Soga kết luận. "Những phát hiện này có thể có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc trồng trọt. Nếu chúng ta có thể kiểm soát độ bám dính, có thể sẽ tạo ra được những giống cây trồng có khả năng chịu đựng tốt hơn với các điều kiện môi trường khắc nghiệt".

Các phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Physiologia Plantarum.