Rễ cây phát triển sâu xuống đất là rất cần thiết vì nó có thể tối đa hóa sự hấp thu nước. Nhưng từ thuyết tiến hóa của Darwin, sự phát triển của rễ cây vẫn là một câu hỏi cuốn hút đối với các nhà khoa học. Hiện nay, các nhà khoa học của Đại học Nottingham đã tìm ra câu trả lời.

Lực hấp dẫn ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Tuy nhiên, sau nhiều năm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu từ các nước Anh, Đức, Pháp, Bỉ, Thụy Điển đã xác định được quá trình phát triển của rễ xảy ra như thế nào và nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Học viện Khoa học Quốc gia (PNAS).

Giáo sư khoa học cây trồng Malcolm Bennet thuộc Đại học Nottingham đã sử dụng một công nghệ mới được phát triển gần đây để xác định những gì xảy ra khi rễ cây quyết định phát triển theo chiều hướng xuống hay hướng lên. Ông cho biết, nghiên cứu này đã thực sự chứng minh được giá trị của phương pháp tiếp cận liên ngành đối với các thắc mắc trong ngành khoa học cây trồng. Bằng cách kết hợp các kỹ năng của các mô hình toán học với các nhà kinh học kinh nghiệm, các nhà khoa học đã có một dãy các công cụ để chứng minh sự phát triển của rễ cây.

Từ lâu các nhà khoa học đã suy đoán rằng thực vật hướng xuống dưới là do phản ứng với trọng lực theo sự phân phối của auxin, một loại hoocmon thực vật nằm ở đầu rễ. Nghiên cứu đã kết hợp công nghệ DII-VENUS mới được phát triển gần đây và việc mô hình toán học nhằm chứng minh rằng auxin phải phân phối lại khi rễ đâm nghiêng 90 độ, nhưng với tốc độ nhanh hơn.

Phương pháp tiếp cận đa ngành cho thấy auxin được phân phối lại phía bên dưới gốc cây đang phát triển trong vòng vài phút khi gốc này ngoặt 90 độ. Phương pháp này cũng chỉ ra rằng gradient này cũng nhanh chóng bị mất khi các đầu rễ đạt tới một điểm 40 độ so với phương nằm ngang. Việc hình thành và mất đi của gradient auxin hoạt động như bộ chuyển đổi bật và tắt phản ứng uốn của rễ.

Công nghệ DII-VENUS cảm ứng bằng auxin mới đây đã được công bố trên tạp chí Nature, đươc sử dụng kết hợp với mô hình toán học để tạo ra bản đồ phân bổ hoocmon theo thời gian có độ phân giải cao.

 

 

Minh Hoài (Theo Nottingham.ac.uk)