Chất ức chế strigolactone dẫn truyền bằng hydrogel kìm hãm sự nảy mầm của cỏ dại ký sinh và hỗ trợ lúa đẻ nhánh, theo nghiên cứu

Các nhà nghiên cứu tại China Agricultural University và Guizhou University báo cáo về một loại gel giải phóng chậm một hợp chất ức chế tín hiệu strigolactone. Trong các thí nghiệm của họ, gel này đã kìm hãm sự nảy mầm của cỏ dại ký sinh và khiến cây lúa đẻ nhiều nhánh hơn. Bài báo được công bố dưới dạng bài truy cập mở trên Nature Communications. Theo tạp chí, đây là phiên bản đã được bình duyệt và chấp nhận, được chia sẻ sớm, và có thể vẫn được biên tập trước khi được thay thế bằng phiên bản chính thức cuối cùng (Version of Record).

Nghiên cứu tập trung vào tín hiệu strigolactone (SL), mà các tác giả coi là một công cụ hữu ích trong nông nghiệp, vừa để điều khiển sự phân nhánh của cây vừa để chống lại cỏ dại ký sinh. Xuất phát từ một chất ức chế SL đã biết có tên KK094, nhóm nghiên cứu đã thiết kế 32 dẫn xuất indole. Theo bài báo, trong số này, hợp chất có tên DK6 cho hiệu quả tốt nhất.

Để tăng độ hòa tan và sinh khả dụng của DK6, các nhà nghiên cứu đã kết hợp nó với một hydrogel carboxymethyl chitosan phối trí với mangan, mà họ gọi là CMCS-DK6. Gel này phản ứng với pH và, theo các tác giả, liên tục giải phóng hoạt chất theo thời gian trong điều kiện kiềm. Họ báo cáo rằng CMCS-DK6 đã ức chế mạnh sự nảy mầm của cỏ dại ký sinh, rõ rệt nhất là ở Striga asiatica, với giá trị IC50 được nêu là 1,80 μM. Ở lúa, theo họ, chế phẩm này thúc đẩy đẻ nhánh, làm cây thấp hơn và tăng trọng lượng khô.

Để tìm hiểu cơ chế hoạt động của hợp chất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng phân tử kết hợp với các phép đo nhiệt di vi mô. Theo các tác giả, những kết quả này gợi ý rằng DK6 liên kết ổn định với các thụ thể SL. Họ viết rằng phân tích hệ phiên mã của họ chỉ ra DK6 làm suy giảm tín hiệu SL, làm thay đổi một số con đường trao đổi chất và phối hợp với các con đường hormone để điều hòa sự đẻ nhánh.

Các tác giả đưa ra kết luận một cách thận trọng: họ cho rằng nghiên cứu cung cấp một phương pháp dẫn truyền bằng hydrogel và “một số hàm ý tiềm năng về cơ chế” có thể hỗ trợ các nỗ lực định hình kiến trúc cây trồng và kiểm soát cỏ dại. Nghiên cứu được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Trọng điểm Quốc gia của Trung Quốc, và các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích. Weiming Tan là tác giả liên hệ.