ứng với biến đổi khí hậu
Phần lớn chúng ta đều cho rằng các cơ quan sinh trưởng thân, lá dễ bị ảnh hưởng bởi stress nhiệt độ và cần được nghiên cứu. Tuy nhiên, những
nghiên cứu mới đây cho thấy cơ quan sinh sản (hoa) khá nhạy cảm với stress, đặc biệt là hạt phấn. Quá trình phát triển của hạt phấn có thể bị ngừng trệ ngay cả khi cây ở mức độ stress nhẹ. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện nhiệt độ cao, nhị hoa không có khả năng kéo dài do quá trình tổng hợp auxin bị ngăn chặn, quá trình giảm phân bị rối loại, tapetum bị tổn thương dẫn đến hạt phấn không hình thành. Cây không có khả năng kết hạt. Nhiều nghiên cứu khác cho rằng quá trình trao đổi chất ở hạt phấn bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi gặp stress. Điều này đòi hỏi các nhà khoa học cần phải hiểu rõ quá trình phát triển của hạt phấn, ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến quá trình này để tìm kiếm nguồn vật liệu thích hợp cho chọn tạo giống. Các nhà khoa học đang tìm cách giúp cho cây trồng có khả năng thích ứng mạnh mẽ hơn trong các điều kiện bất lợi. Sàng lọc gene có khả năng chống chịu với stress nhiệt độ và đưa nó vào cây trồng là một trong những cách tiếp cập được nhiều nhà khoa học đang tiến hành. Tuy nhiên sự tương tác giữa nhiệt độ với các quá trình hóa sinh trong cây diễn ra rất phức tạp, không chỉ ở một hay một nhóm gene mà còn có sự tác động qua lại giữa chúng. Việc nâng cao sức chống chịu của cây ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng thường dễ dàng hơn. Tuy nhiên kiểm soát gene mục tiêu để tăng cường sức sống của hạt phấn trong điều kiện stress là cách tiếp cận mới hiện nay. Trong khi đó promoter chuyên biệt hạt phấn lúa có tính ứng dụng cao như: (i) tạo các dòng bất dục đực phục vụ cho sản xuất hạt lai khi promoter này kết hợp với một gene gây bất dục như barnase hoặc bất hoạt gene liên quan đến quá trình trao đổi chất bằng công nghệ RNAi [13]. (ii) Promoter chuyên biệt hạt phấn cũng được ứng dụng để kiểm soát các gene liên quan đến quá trình phát triển của hạt phấn như: tổng hợp đường, tinh bột, hoocmon sinh trưởng nhằm tăng cường sức chống chịu của hạt phấn trong điều kiện bất lợi như hạn hán, nóng, lạnh hay các stress của môi trường khác [38]. (iii). Ngoài ra promoter này cũng là công cụ lý tưởng để nghiên cứu chức năng gene,
promoter liên quan đến quá trình phát triển hạt phấn ở thực vật [29]. Gần đây các nhà khoa học cho rằng hạt phấn là một trong những cơ quan đặc biệt có thể nâng cao được sức chống chịu trong các điều kiện bất lợi của thời tiết như nắng nóng hoặc lạnh [26]. Trong nghiên cứu này tiến hành phân lập promoter chuyên biệt hạt phấn (RMP) từ cây lúa nhằm ứng dụng cho chuyển gene tăng cường khả năng chống chịu của hạt phấn trong các điều kiện bất lợi của môi trường ở Việt Nam.
Hình 1.1. Hình thái hoa và hạt phấn Arabidopsis trong điều kiện stress nhiệt độ cao.
Khi gặp nhiệt độ cao chỉ nhị không thể kéo dài (B) để đưa hạt phấn tiếp cận với vòi nhụy như trong điều kiện bình thường (A). Hạt phấn bị chết và không có khả năng giải phóng khỏi bao phấn (D), tuy nhiên trong điều kiện bình thường (C) hạt phấn dễ dàng ra khỏi bao phấn. Nguồn: A, B: Sakata et al. 2010; C, D: Nguyen Tien Dung (chưa công bố).