Gen điều khiển kích thước hạt giống

Theo Z. Jeff Chen, GS di truyền học phân tử thực vật thuộc Đại học Texas, hạt giống cây trồng cung cấp gần 70-80% năng lượng và 60-70% protein cho cây trồng trưởng thành. Sản xuất hạt giống hết sức quan trọng đối với nền nông nghiệp và sự tiến hóa của thực vật.

Chen và các cộng sự đã đưa ra bằng chứng đầu tiên chứng minh sự phát triển của hạt giống được điều khiển bởi một ARN nhỏ thừa kế từ cây mẹ là siRNAs. Nghiên cứu về sự điều khiển kích thước hạt giống được đăng trên tạp chí PNAS.

SiRNA điều khiển một số yếu tố tăng trưởng và phát triển ở động thực vật. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng cây Arabidopsis, một loại thực vật có hoa phát triển nhanh chóng để nghiên cứu.

Trong thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra siRNA ảnh hưởng đến sự phát triển của nội nhũ hạt giống, phần cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển phôi thực vật.

Trong hạt giống của thực vật có hoa, phôi được hình thành từ sự hợp nhất bộ gen của cây bố và cây mẹ, trong khi nội nhũ kết hợp một hệ gen của bố và hai hệ gen của mẹ. Quá trình hình thành phôi và nội nhũ được gọi là quá trình thụ tinh kép.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng khi một cây hoa cái có bộ gen tứ bội kết hợp với cây hoa đực có bộ gen lưỡng bội, không chỉ xảy ra hiện tượng gia tăng bộ gen của cây cái trong nội nhũ của hạt giống mà còn có sự gia tăng siARN từ cây mẹ.

Các siRNA này làm giảm biểu hiện gen dẫn đến nội nhũ tăng trưởng lớn hơn, tức là siRNA tạo ra các hạt giống kích thước nhỏ hơn.

Các nhà khoa học đang tìm hiểu chính xác siRNA điều khiển sự biểu hiện gen trong nội nhũ, phôi và kích thước hạt giống như thế nào. Các nghiên cứu này sẽ giúp phát triển các công cụ công nghệ sinh học nhằm cải thiện giống và sản lượng cây trồng.

Tuy nhiên, Chen cũng cảnh báo, lớn hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Thực tế, trong các thí nghiệm của ông, các hạt giống thiếu sự điều khiển của siRNA được thừa hưởng từ cây mẹ phát triển lớn tới mức bị dễ bị đổ./.

Theo Tạp chí HĐKH