Trong tự nhiên, thực vật hiếm khi chỉ đối mặt với một stress đơn lẻ mà thường chịu tác động đồng thời của nhiều yếu tố bất lợi như hạn hán, nhiệt độ cao, ngập úng hay mặn. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu sinh lý thực vật trước đây lại tập trung vào từng stress riêng lẻ. Bài tổng quan của Jiang và cộng sự (2025) đặt ra câu hỏi quan trọng: thực vật thích nghi như thế nào khi nhiều stress cùng xảy ra hoặc xảy ra liên tiếp trong môi trường tự nhiên?
Mục tiêu chính của bài báo là tổng hợp các cơ chế sinh lý và phân tử chính giúp thực vật thích nghi dưới điều kiện nhiều stress phi sinh học, đồng thời nhấn mạnh rằng phản ứng của thực vật đối với tổ hợp nhiều stress phi sinh học không đơn thuần là tổng hợp của các phản ứng stress riêng lẻ. Các tác giả phân tích vai trò của các con đường dẫn truyền tín hiệu bao gồm ABA, ROS, tín hiệu calcium (calcium signaling), MAPK cascade, protein sốc nhiệt và tương tác giữa các hormone trong việc điều hòa các cơ chế phản ứng giúp thực vật thích nghi tốt hơn khi chịu nhiều stress phi sinh học cùng lúc. Bài báo cũng đặc biệt nhấn mạnh đến vai trò của khí khổng như một nút điều hòa trung tâm quan trọng, nơi xảy ra xung đột giữa nhu cầu làm mát lá dưới nhiệt độ cao và nhu cầu hạn chế mất nước dưới stress hạn.
Một trong những nhận định quan trọng trong bài báo là: ở thực vật “tổ hợp stress tạo ra một trạng thái sinh học mới” (stress combination creates a new biological state). Các nghiên cứu transcriptomics và multi-omics cho thấy tổ hợp stress như nhiệt độ, hạn sẽ kích hoạt các mạng lưới gene và tín hiệu hoàn toàn khác so với các stress riêng lẻ. Điều này cho thấy thực vật không phản ứng theo kiểu cộng gộp cơ học mà tái cấu trúc trạng thái sinh lý để thích nghi với điều kiện môi trường phức tạp. Ngoài ra, bài báo còn nhấn mạnh rằng stress nhẹ và tăng dần trong tự nhiên có thể đóng vai trò như một một hình thức huấn luyện sinh lý, giúp thực vật tăng khả năng thích nghi về sau thông qua cơ chế tiền thích nghi (priming) và trí nhớ stress (stress memory).
Bài báo cũng cho rằng sinh lý học thực vật hiện đại cần chuyển từ cách tiếp cận quy giản (reductionist) – nghiên cứu từng stress hoặc từng gene riêng lẻ – sang hướng hệ thống, trong đó thực vật được xem như một hệ thống tích hợp tín hiệu và xử lý thông tin từ môi trường. Các tác giả cho rằng việc kết hợp transcriptomics, metabolomics, proteomics, phenomics và sinh lý học toàn thực vật sẽ là chìa khóa để hiểu cơ chế thích nghi của chúng trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.
Những thông tin từ bài báo không chỉ có ý nghĩa học thuật mà còn rất thực tiễn trong bối cảnh nông nghiệp Việt Nam đang chịu ảnh hưởng ngày càng mạnh của biến đổi khí hậu. Việt Nam là quốc gia mà cây trồng thường xuyên phải đối mặt với nhiều stress cùng lúc như: nắng nóng và hạn ở miền Trung và Tây Nguyên, ngập mặn và nhiệt độ cao ở Đồng bằng sông Cửu Long, ngập úng, thiếu oxy ở miền Bắc… Chính vì vậy, cần nghiên cứu và ứng dụng cơ chế tiền thích nghi (priming), huấn luyện sinh lý” cho cây trồng. Thay vì chỉ tập trung vào việc tạo giống chống chịu, các chiến lược ứng dụng cơ chế tiền thích nghi có thể trở thành giải pháp bổ sung với chi phí thấp hơn.
Trích dẫn: Jiang, Z., van Zanten, M. & Sasidharan, R. Mechanisms of plant acclimation to multiple abiotic stresses. Commun Biol 8, 655 (2025). https://doi.org/10.1038/s42003-025-08077-w
Người đưa tin: PGS. TS. Đinh Trường Sơn, Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
