Đặc điểm này mang lại lợi ích lớn trong lĩnh vực nông nghiệp và môi trường. Cây họ đậu không đòi hỏi các loại phân bón chứa nitơ, vì thế đã giúp làm giảm chi phí và ô nhiễm môi trường.

Các cây họ đậu đã phát triển khả năng này như thế nào, và cụ thể là những gen nào tham gia vào quá trình cộng sinh do vi khuẩn nốt rễ tạo nên? Với nỗ lực nhằm giải đáp những thắc mắc này, các nhà nghiên cứu đã tập hợp hệ gen của cây họ đậu mẫu Medicago truncatula, hay còn gọi là Barrel Medic¹. Frédéric Debellé, làm việc tại LIPM², Toulouse, người đã tham gia nghiên cứu cho hay, “Chúng tôi đã mất gần sáu năm để có thể giải đáp được thắc mắc này. Hiện nay chúng tôi đã có một tập hợp trình tự các gen với khoảng 95% số gen của Medicago truncatula”.

Việc phân tích trình tự gen cho thấy khoảng 58 triệu năm trước đã xuất hiện hiện tượng nhân đôi toàn bộ hệ gen, tại thời điểm đó, cây họ đậu đã trải qua những biến hóa rất quan trọng. Khả năng thiết lập quan hệ cộng sinh với vi khuẩn nốt rễ có thể đã xuất hiện trước khi có sự nhân đôi này, và có liên quan đến việc lựa chọn các gen trong việc kiểm soát liên kết cộng sinh đã tồn tại từ trước giữa rễ cây và nấm rễ, hay còn được gọi là nấm rễ trong (endomycorrhizal). Hiện tượng nhân đôi toàn bộ hệ gen cho phép tiếp tục chuyên môn hóa các chức năng của gen có liên quan đến sự cộng sinh do vi khuẩn nốt rễ tạo nên.

“Những hiểu biết sâu hơn về quá trình cộng sinh sẽ giúp cải thiện quá trình cộng sinh ở cây họ đậu. Trong tương lai quá trình cộng sinh này thậm chí còn có thể ứng dụng ở các cây nông nghiệp khác. Nói một cách khái quát hơn, vì Medicago truncatula có mối quan hệ gần gũi với nhiều cây họ đậu ở Châu Âu như đậu Hà Lan, đậu ván, đậu lăng, cỏ linh lăng và cỏ ba lá nên việc thu được tập hợp trình tự hệ gen của Medicago truncatula là một bước tiến quyết định đối với việc phát triển các nguồn hạt giống mới cho các loại cây trồng họ đậu quan trọng này”, Debellé kết luận.

 1.    N.D. Young et al., “The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses,” Nature, 2011.480:520-4.
2.    Laboratoire des interactions plantes-microorganismes (CNRS / INRA).