Tác động của protein thành tế bào trong trái cây

Các nhà khoa học đại học California, Davis khi nghiên cứu cây cà chua đã phát hiện ra hai loại enzim thực vật có trong thành tế bào của cây đã kết hợp với nhau khiến cho cà chua chín dễ bị loài nấm gây bệnh tấn công hơn.

Ann Powell, một nhà khoa học về thực vật chỉ đạo nghiên cứu này, cho biết: “Xác định vai trò của hai enzim thành tế bào trong việc làm trái cây thu hoạch dễ mắc bệnh là rất quan trọng để tìm ra các phương pháp hạn chế hoa quả bị hỏng trong quá trình bảo quản, mua bán và phân phối”. Kết quả nghiên cứu được công bố trên số ra ngày 22/1/2008 trên tờ Proceedings of the National Academy of Sciences.

Một trong những đặc điểm phân biệt tế bào thực vật chính là thành tế bào bên ngoài rất cứng. Khi trái cây chín, thành tế bào bị vỡ nên quả trở nên mềm hơn và có mùi thơm hơn. Cũng chính lúc đó, chúng dễ dàng mắc các bệnh do nấm và vi khuẩn gây ra.

Các nhà khoa học đã phát hiện hai loại enzim có tên polygalacturonase và expansin cũng tham gia vào quá trình phá vỡ màng tế bào khi quả chín (enzim là protein xúc tác và kiểm soát các phản ứng hoá học). Đội nghiên cứu đại học California, Davis còn nghi ngờ hai loại enzim trong thành tế bào nói trên cũng góp phần làm tăng khả năng dễ nhiễm bệnh của trái cây chín. Các bệnh có thể làm giảm chất lượng đáng kể của trái cây đã thu hoạch trong quá trình lưu trữ, vận chuyển bằng tàu bè, quảng cáo và mua bán.

Nấm Botrytis cinerea khiến trái cây và rau củ bị thối (Ảnh: Mobot.org)

Để kiểm định giả thuyết, các nhà nghiên cứu đã thu thập hai giống cà chua biến đổi gen. Một giống đã bị biến đổi để không sản xuất polygalacturonase được nữa, còn giống kia không thể sản xuất expansin. Bà Powell đã cho lai hai giống với nhau tạo ra một giống mới không thể sản xuất cả hai loại enzim nói trên.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Dario Cantu - sinh viên ngành thực vật và Ariel Vicente - hậu tiến sĩ đã cấy nấm Botrytis cinerea vào hai giống cây biến đổi gen và con lai của chúng. Đây là loại nấm phổ biến khiến trái cây và rau củ bị thối. Cây cà chua từ giống ban đầu không bị biến đổi quá trình sản xuất enzim cũng được cấy nấm Botrytis.

Họ đã phát hiện quả cà chua từ giống bị biến đổi gen không thể sản sinh ra chỉ một trong hai loại enzim không hề giảm khả năng bị nấm tấn công. Nhưng khi cả hai enzim đều không được sản xuất ở con lai, thành tế bào của quả cà chua giống này không dễ bị phá vỡ. Quả cũng tăng đáng kể khả năng chống chịu với tác động của nấm Botrytis cinerea.

Powell cho biết: “Dường như hai loại enzim đó phối hợp với nhau để phá vỡ thành tế bào khiến quả dễ bị mầm bệnh tấn công, ví dụ như bệnh mốc xám cũng do loại nấm nói trên gây ra”.

“Thú vị là, quá trình này xảy ra trong giai đoạn phát triển của cây khiến cho cả cây và mềm bệnh đều có thể sinh sản. Sự chuẩn xác về thời gian tiện lợi và có ích cho cả hai có thể là kết quả của quá trình đồng tiến hoá giữa trái cây và các bệnh tương ứng."

Phối hợp nghiên cứu với bà Powell, Cantu và Vicente còn có các nhà nghiên cứu chuyên nghiệp: Molly Dewey - trước thuộc đại học California, Davis và đại học Oxford; Carl Greve, giáo sư thực vật học John Labavitch và Alan Bennett.