3. Nội dung nghiên cứu
3.6. So sánh mức độ biểu hiện của protein lá sau khi xử lý phức đất hiếm
Trong nghiên cứu này chúng tôi so sánh mức độ biểu hiện của các protein mẫu DT12 đối chứng và mẫu DT12 thí nghiệm (mẫu được xử lý phức đất hiếm và có biểu hiện kiểu hình tính kháng bệnh) nhằm tìm hiểu những biến đổi của các thành phần protein lá đậu tương. Kết quả so sánh trên gel 2DE cho thấy có ít nhất 8 điểm protein có mức độ biểu hiện tăng, trong đó có 2 điểm protein (số 7, 8) biểu hiện mới ở mẫu DT12 thí nghiệm (hình 3.4). Trong 8 điểm protein tăng, thì có 3 điểm (số 1, 5, 6) có hàm lượng lớn, điểm protein lớn, đậm còn lại 5 điểm protein (2, 3, 4, 7, 8) có hàm lượng thấp hơn.
Hình 3.4. So sánh mức độ biểu hiện protein lá đậu tương ở mẫu DT12 đối chứng (A) và mẫu DT12 thí nghiệm (B)
Như vậy, kết quả so sánh mức độ biểu hiện của protein lá đậu tương ở giống DT12 không xử lý và xử lý phức đất hiếm cho thấy có một số protein có nồng độ biểu hiện tăng. Một số điểm protein tăng ở mẫu thí nghiệm so với đối chứng cho thấy sau khi xử lý phức đất hiếm đã có sự thay đổi về mức độ biểu hiện protein. Rất có thể những thay đổi này liên quan đến quá trình sinh trưởng, trao đổi chất và kháng bệnh của cây. Trên thế giới, trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 46 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
các nghiên cứu nuôi cấy tinh khiết, người ta thấy rằng một số vi khuẩn gây bệnh thực vật cũng như hoạt động của một số enzyme liên quan đến bệnh học có thể bị kiểm soát bởi các nguyên tố đất hiếm [74]. Điều này cho thấy đất hiếm có thể bảo vệ thực vật khỏi vi sinh vật gây bệnh.
Bảng 3.2. Kết quả nhận diện của 8 điểm protein trên gel DT12 thí nghiệm
Số
điểm Tên protein Số đăng ký kDa/pI Chức năng
1 Rubisco large subunit gi|3114769 52,8/6,0
Tạo năng lượng trong quá trình cố định cacbon
2 T-protein of the glycine cleavage
system gi|407475 44,7/8,8
Tạo năng lượng trong quá trình cố định cacbon
3 Chloroplast Rieske FeS protein gi|20832 24,7/8,6 Quang hợp
4 Rubisco small subunit rbcS2 gi|10946377 20,0/8,9
Tham gia trong quá trình cố định cacbon
5 PSI reaction centre subunit IV A gi|5606709 16,3/9,0 Quang hợp 6 PSI reaction centre subunit D
precursor gi|34787117 22,9/9,6 Quang hợp 7 PSI PsaN subunit precursor gi|16374 12,9/8,4 Quang hợp
8 Ribose 5-phosphate isomerase gi|15285625 19,7/4,7
Tạo năng lượng trong quá trình cố định cacbon
Để nhận diện 8 điểm protein này, chúng tôi cắt 8 điểm protein trên gel 2DE và tiến hành gửi phân tích nhận diện trên hệ khối phổ ESI-Q TRAP. Kết quả nhận diện được trình bày như bảng 3.2. Các protein được nhận diện từ 8 điểm gel lần lượt là Rubisco large subunit; T-protein of the glycine
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 47 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
cleavage system; Chloroplast Rieske FeS protein; Rubisco small subunit rbcS2; PSI reaction centre subunit IV A; PSI reaction centre subunit D precursor; PSI PsaN subunit precursor; Ribose 5-phosphate isomerase. Trong 8 protein này thì có 3 protein liên quan đến quá trình trao đổi chất (Rubisco large subunit; T-protein of the glycine cleavage system), và 5 protein leien quan đến quá trình quang hợp, chuyển năng lượng. Điều đó cho thấy, ở mẫu DT12 thí nghiệm, khi được xử lý bằng phức đất hiếm quá trình trao đổi chất và quang hợp của cây đã tăng lên do các protein liên quan đến trao đổi chất và quang hợp được tổng hợp nhiều. Việc tăng các protein này có thể liên quan đến phản ứng sinh lý hóa của cây khi được phun phức đất hiếm. Bởi vì bản chất, phức đất hiếm là có chứa nhiều nguyên tố vi lượng, nhiều chất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây. Nguyên tố đất hiếm có thể kích thích sự hấp thụ, vận chuyển và đồng hóa các chất dinh dưỡng cho cây [56]. Khi được cung cấp các dưỡng chất này, quá trình trao đổi chất và quang hợp, chống chịu stress của cây tăng lên. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của các tác giả khác trên thế giới khi cho rằng đất hiếm làm tăng hoạt động của enzyme, lượng amino acid, các hormon thực vật và tăng cường tác động đối với việc hấp thu dinh dưỡng tăng khả năng chịu stress của cây trồng [41].
Như vậy, bằng thực nghiệm chúng tôi quan sát thấy ở mẫu DT12 sau khi xử lý phức đất hiếm cây có khả năng kháng bệnh. Để tìm hiểu cơ chế kháng bệnh gỉ sắt, chúng tôi đã tiến hành xác định hàm lượng protein, chạy điện di SDS-PAGE và so sánh trên điện di 2DE. Các kết quả đều đồng nhất thể hiện, ở mẫu kháng bệnh gỉ sắt mức độ biểu hiện và nồng độ của protein tăng lên. Việc tăng nồng độ của các protein này có liên quan đến việc tăng khả năng trao đổi chất, tăng khả năng quang hợp và vận chuyển năng lượng của cây.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 48 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Để giải thích cho khả năng kháng gỉ sắt của phức đất hiếm, ngoài việc chứng minh phức đất hiếm làm tăng khả năng đề kháng, tăng quá trình trao đổi chất ở cây, chúng tôi cũng cho rằng, rất có thể phức đất hiếm có tác động trực tiếp lên mầm bệnh qua đó làm giảm độc lực của chúng với cây. Như vậy có thể cơ chế bảo vệ cây đậu tương kháng lại bệnh gỉ sắt theo 2 cách. Thứ nhất, đất hiếm có thể làm tăng sức đề kháng của cây, tăng quá trình trao đổi chất và quang hợp của cây đối với tác nhân gây bệnh. Thứ 2, có thể đất hiếm ức chế trực tiếp lên tác nhân gây bệnh, qua đó làm giảm độc lực của chúng. Quan điểm này phù hợp với tác giả Mu và cộng sự [62], tác giả cho rằng đất hiếm có khả năng kích thích tính kháng của cây trồng theo hai cách như trên.
Qua nghiên cứu này, chúng tôi cho rằng, ngoài những nghiên cứu của các tác giả khác về tính kháng của cây trồng như lúa, ngô, cải bắp… khi được xử lý với phức đất hiếm, chúng tôi đã cung cấp được những dẫn liệu ở mức độ cơ chế hoạt động phân tử các protein lá có liên quan đến quá trình trao đổi chất, và tính kháng của cây đậu tương với bệnh gỉ sắt. Đây là những kết quả ban đầu nhưng đầy thú vị về ứng dụng của phức đất hiếm lên đối tượng bệnh gỉ sắt ở cây đậu tương.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN 49 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ